1984年，西南山区。温柔谦和的女医生苏菲（张歆艺 饰）因涉嫌盗窃国家机密，被公安干警从新婚不久的家中带走。在漫长的审讯中，她缓缓供出了自己的全部罪行，一段交织着爱恨情仇与信仰沉沦的隐秘往事由此揭开……五年前，刚从医科大学毕业的高材生苏菲顺利分配到三江市人民医院。她满怀着对未来的憧憬，深深崇拜并爱上了刚学成归国的外科权威秦雨轩。然而，秦雨轩却隐瞒了自己有家有室的真相，引诱苏菲与他发生了关系。东窗事发后，秦雨轩被调离了三江市。得知真相的苏菲痛不欲生，千方百计想要流产，却阴差阳错地被派往山区医疗队。在繁重的工作与错失的时机中，她终究未能如愿，母亲又在此期间突然病危。痛不欲生的苏菲在安葬母亲后，于小诊所偷偷生下儿子小东，并秘密寄养在好心的关贵山夫妇家中。关家成了她在这世上最温馨的乐园与寄托。一日，小东突患重病，苏菲铤而走险回医院偷取青霉素，不料被院办主任李瑞生当场发现。李瑞生在苏菲最困难时施以援手，苏菲为报恩，主动报名前往研制核潜艇低噪音螺旋桨的海军851厂医务室工作。但她万万没有想到，李瑞生竟是间谍组织的骨干，在察觉苏菲的隐私后，以此威逼利诱，迫使她沦为一名潜伏在851厂的女间谍分子。残酷的抉择接踵而至，苏菲成为了一名时时在双重人格中痛苦挣扎的双面女人。在851厂，掌握核心机密的总工程师张平凉（王志飞 饰）英俊儒雅，在点滴接触中，苏菲对他日渐生出一种特殊而隐秘的好感，但她却痛苦地明白，身负罪恶的自己绝不能爱上他。与此同时，代理厂长王凯（刘斌 饰）对众人眼里热心善良的苏菲展开了热烈追求。迫于秘密与儿子双双被特务组织掌控，内心万般煎熬的苏菲，最终答应嫁给自己并不爱的王凯。从此，心中明明深爱张平凉的她，一面要在人前与王凯“恩爱非常”，一面又要通过丈夫窃取核心机密。她在间谍的泥潭中越陷越深，在情感与良知的天平上不断失衡，一步步走向万劫不复的沉沦。