《潘多拉的秘密》以 1931 年“九一八”事变后，日本侵略者控制东三省并妄图侵略华北大地为背景，讲述了在“潘多拉”代号的引诱下，几位身份各异的情报人员历经国仇、爱恨与纷争后携手奋战的传奇故事。1934 年底，执行任务失败后遭日军俘虏的国民党东北空军将士姜城、彭越和上官羽破，被国民党组织解救回到天津。国民党方面分析三人中有人叛变，决定派琉璃子调查少校上官羽破。琉璃子对其展开监控，而上官羽破一一巧妙应对，且在空军建设中表现出色。调查过程中，琉璃子逐渐爱上了上官羽破，上官羽破对她也心生好感。然而，上官羽破与女友墨纯相恋多年，这让两人都陷入了感情的纠结之中。与此同时，上官羽破接触到中共的一些主张，内心开始信仰共产主义。后来，国民党方面将严查目标转向姜城和彭越，最终叛徒姜城伏法。