北京猿人頭蓋骨的發現震驚世界，也引起了日本侵略者的覬覦，他們制定了搶奪計劃,準備將其據為己有。為此中美兩國商議制定了秘密轉移計劃，代號：軍刀。愛國醫生劉云翔(聶遠 飾)的父親在行動中不幸遇害并被誣陷為監守自盜，為替父雪恥，找到真兇，劉云翔誤打誤撞進入了軍刀行動中。日軍的兇殘和貪得無厭令劉云翔厭惡萬分，共產黨員為保護國寶而英勇獻身的壯舉讓他充滿敬意。在北平地下黨的幫助下，劉云翔最終完成了從自發替父報仇到自覺地用生命保護國寶的轉變，并憑著他過人的智慧和勇氣，粉碎了日軍妄圖掠奪我國寶的陰謀。他也在血與火的斗爭中光榮地成為了共產黨員并收獲了自己幸福的愛情。