1945年的缅甸腊戎拉卡山谷，夜幕降临，雷声滚滚。日本军队在追捕重庆特工欧孝安及其同伴的途中，场面混乱，有人被射杀，另一人受伤将关键的暗号9548交到欧孝安手中。
在山谷深处，中国远征军和美国军队联合清剿日本军队。一名美国士兵不慎触雷，情况危急，中国远征军医务人员紧急施救。然而，双方陷入意外的枪战，日本兵设下埋伏，企图以地雷引爆同归于尽。
中国远征军的38师医生覃墨卿率队赶到战场，眼前的伤亡让她心如刀割，立即展开救治工作。她首先帮助中国战友处理伤口，但这激怒了一名美国士兵，后者坚持优先救助美国人。紧张的气氛激起口舌之争，甚至有美国士兵拔枪对准中国同事，覃墨卿及时调解平息危局。
就在此时，从丛林中传来声音，他们发现了一群缅甸妇女。覃墨卿发现地上的日本水壶，并跟随妇女指引，最终找到了昏迷的欧孝安。面对误认为敌人的欧孝安，美国士兵试图将其杀死，但覃墨卿果断制止，主张不宜伤害俘虏。在美国士兵担心法律责任而作罢后，覃墨卿也未继续理会欧孝安，任由他躺在水塘边休息。
夜深人静时，美国营地内的士兵因成功清剿缅甸日本基地而庆祝，美国翻译官卡尔邀请覃墨卿共饮和跳舞。然而，卡尔拒绝提供覃墨卿所需的盘尼西林，覃墨卿借机偷换了他的钥匙，并前往仓库自行取走药品，并顺手拍摄了生化医疗档案，结果被卡尔当场抓住。
在后续的日常工作中，覃墨卿遭到了美军参谋杜国伦的指责和质疑，杜国伦对她的身份产生怀疑，要求她解释工作背景。覃墨卿毫不讳言自己是重庆军统站的人，并且警告杜国伦要守规矩，不要因为她的身份而对她指手画脚。
随着时间的推移，美军营地内传出了多名士兵感染病毒身亡的消息，覃墨卿也不幸感染。她发现死者身上有明显的红疹，但在医疗过程中，卡尔突然也发病，全身起了相同的红疹，却还要求中国方面负责。覃墨卿果断将其隔离，并迅速展开调查，怀疑缅甸妇女可能与事件有关。
他们赶到缅甸村庄，发现当晚的妇女已经死亡，而她们喝过的山谷水可能带有致命毒素。在找到欧孝安时，覃墨卿决定将他带回军营，意图从他口中了解更多信息。然而，发现欧孝安身上有日本子弹的消息让事情变得更加复杂。
覃墨卿的行动引起了军统的关注，站长魏清明不满她的单独行动，特别是她越级向上报告的行为。魏清明强调要维护内部纪律，不允许任何人背后搞小动作。会后，他派遣毛仁兴监视覃墨卿，意图了解她与文一山的关系。
在此期间，覃墨卿意外发现自己症状消失，而毛仁兴的到来使得她愈发困扰。她与郑医生商议后，决定紧急制作血清，但却发现欧孝安不知去向。
