北京猿人头盖骨的发现震惊世界，也引起了日本侵略者的觊觎，他们制定了抢夺计划,准备将其据为己有。为此中美两国商议制定了秘密转移计划，代号：军刀。爱国医生刘云翔(聂远 饰)的父亲在行动中不幸遇害并被诬陷为监守自盗，为替父雪耻，找到真凶，刘云翔误打误撞进入了军刀行动中。日军的凶残和贪得无厌令刘云翔厌恶万分，共产党员为保护国宝而英勇献身的壮举让他充满敬意。在北平地下党的帮助下，刘云翔最终完成了从自发替父报仇到自觉地用生命保护国宝的转变，并凭着他过人的智慧和勇气，粉碎了日军妄图掠夺我国宝的阴谋。他也在血与火的斗争中光荣地成为了共产党员并收获了自己幸福的爱情。