在1930年代的动荡局势下，中日之间的情报暗战愈发激烈。王越，这位肩负着重大使命的特工，踏上了北平至汉口的特快列车，一场惊心动魄的列车大逃亡就此拉开帷幕。
王越一进入包厢，便敏锐地察觉到了异常，包厢壁灯忽明忽暗，仿佛在预示着即将到来的危险。他迅速开始检查车厢，凭借着丰富的经验和敏锐的直觉，敲击着红木护墙板。很快，空洞的回响处露出了暗仓，里面静静躺着被调包的密电码本。王越拿起密电码本，仔细查看，发现书页间夹着三根满洲铁路特有的道钉，钉帽上清晰地刻着“山海关-1933”的字样。
就在他专注研究密电码本时，门外传来了侍应生的声音：“少帅，茶房送龙井。”王越心中一惊，多年的特工生涯让他瞬间警觉起来。侍应生进门的瞬间，托盘下隐藏的柯尔特m1911枪管顶住了王越的后腰。王越反应极快，反手扣住托盘，将滚烫的茶水猛地泼向暗仓。蒸汽升腾而起，在密码本上凝出了隐形文字：“丰台站换挂军列”。此时，窗外的信号灯变红，王越知道，时间紧迫，他毫不犹豫地扯断紧急制动阀，车厢连接处爆出炫目火星，列车在巨大的惯性下发出尖锐的摩擦声，缓缓停下。
列车在保定站紧急停靠，王越迅速行动起来。他耳贴铁轨，仔细聆听着远处传来的声音。很快，他捕捉到了九四式装甲列车汽笛声里夹杂着的三短一长的摩尔斯码“t”，这是日军铁道联队的接应暗号。王越判断，必须尽快找到安全的藏身之处并传递情报。他目光扫视四周，发现水塔是一个绝佳的观察点。他身手敏捷地跃上水塔，俯瞰整个列车。在煤水车顶部，他发现积雪融出了箭头形状，指向第九节车厢的邮局专厢。
王越立刻朝着邮局专厢奔去，途中正好遇到司炉工在给列车加煤。他灵机一动，大喊一声：“换煤！”然后一脚踹开司炉工，将整筐无烟煤倒入炉膛。随着煤的快速燃烧，骤然提升的蒸汽压力使车头白烟浓度改变，升腾的烟柱在夕阳的余晖下竟拼出了“危险”的日文片假名。追兵的装甲列车见状，紧急制动，车轮与铁轨剧烈摩擦，迸发出的火星点燃了王越事先预埋的煤尘，一声巨响，火光冲天，暂时阻挡住了追兵的脚步。
然而，危险并未解除。查票员撕下的车票存根，又让王越发现了新的线索。车票存根上钢印数字的排列，竟然是沈阳兵工厂仓库的坐标。王越用票钳夹起票根对着煤油灯查看，透光显现的等高线图竟是黄河铁桥的结构弱点。就在他思考这些线索背后的深意时，突然整列车厢断电，陷入一片黑暗。黑暗中，传来了日式木屐的声音，王越知道，三十名特工正用票钳作武器，向他包抄而来。
王越迅速做出反应，他大喊一声：“开窗！”然后踹碎玻璃，凛冽的北风瞬间灌入车厢。悬挂的列车时刻表被风吹得哗啦作响，王越在混乱中发现某张1931年的旧表背面露出了奉天站爆破图。他扯下表纸卷成火把，火焰炙烤处显影出本趟列车锅炉房的隐藏炸药点。王越明白，这是敌人的一个陷阱，但或许也能成为他反击的武器。
此时，王越已经来到了煤水车顶，他将缴获的武士刀横架在铁轨上。刀身随着列车的行驶和后方追兵的靠近而震颤，其频率对应着后方追兵的时速。王越紧盯着刀身，计算着时机，突然挥刀砍断注水软管。喷射的热水在零下二十度的空气中瞬间凝成冰雾，尾随的装甲列车了望窗瞬间结霜，日军机枪手在白茫茫的虚空中疯狂扫射，却毫无目标。
列车即将行驶到芦沟桥前，王越知道，这是最后的关键时刻。他在芦沟桥前千米处拽下紧急制动，巨大的惯性使整列车厢如蛇形扭曲。预埋在第十七节车厢的炸药因撞击角度偏移，只在永定河冰面炸出三十米裂痕。王越抓住邮袋，毫不犹豫地跃入冰窟，此时他怀里紧攥的车长日志显出血字：“宛平有变”。
王越在刺骨的冰河里屏息潜游，防水邮袋中的文件在体温的作用下逐渐显影，他看到了惊人的情报：日军将在七日内制造“士兵失踪”事件。王越浮出水面时，对岸芦苇丛里闪过九二式重机枪的烤蓝光泽。他迅速躲回水中，思考着如何将这份情报传递出去。
王越深知情报的紧急性，他拧干军装上的冰碴，心中有了主意。他决定“给二十九军发电！用老北平戏园子的切口密码。”当夜，广和楼的舞台上，《挑滑车》正在上演。突然，武生念白中的“芦沟晓月”四字拖长三拍，这看似平常的戏曲表演，实则是日军进攻前夜的终极警报。
王越成功地完成了情报传递，但他知道，更大的危机即将来临。宛平城墙惊现明治三十八年大阪铸炮厂标记，失踪日军士兵怀揣带菌的丰台兵营通行证，二十九军暗哨用蛐蛐罐传递机枪阵地坐标，卢沟桥石狮瞳孔内嵌九四式山炮瞄准镜片，永定河浮尸腰带扣暗藏东京参谋本部密令……种种迹象表明，日军对卢沟桥的进攻已箭在弦上，一场惨烈的战斗即将爆发。而王越，也将继续在这烽火连天的岁月里，为了国家和民族，与敌人展开殊死较量。