影片讲述青年医生刘云翔因为父亲的被杀从而卷入了一起日军盗抢国宝化石的阴谋，展示了我北平地下党为保护民族国宝而同日本侵略者斗智斗勇的故事。爱国医生刘云翔利用和查理的师生关系，打进中美医院，保护国宝北京猿人头盖骨化石免遭日军掠夺，与军统人员并肩作战，刺杀为盗取国宝而来的天皇特使，完成了组织的任务，刘也加入了中国共产党，并成长为一名抗日战士。