上海战事正酣，日本的加贺号航母横踞长江口，一天倾泻几百吨弹药，成为屠杀中国军人的绞肉机，京沪杭战区司令长官陈诚将军亲临航空总署，传达蒋介石的要求，拔掉这颗眼中钉。航母周围有密集的防空火力网，飞机根本钻不进去，毛帮初和周至柔面有难色。

这时，高志航(朱亚文 饰)勇敢地站了出来。藤野轮宽在空战中击落被俘，高志航去监狱里求教，藤野说要想击毁航母只有人机一体，撞沉航母。但是钻进火力网需要发射密码信号，利用防空火力暂停的间歇冲进去。藤野轮宽可以提供密码，但需要有人牺牲，他认为除了日本人，中国人不可能视死如归？

关键时刻，沈以琴(贾延鹏 饰)挺身而出。藤野写下了密码，祝他们好运。藤野说自己的背叛是以另一种方式效忠天皇，全中国都在抗战，日本不会取得胜利，如果淞沪会战中国人能给日本重重一击，日本因此止战，那是日本国民的福音。高志航藤野道谢。

藤野向高志航询问日本的方向，然后藤野轮宽按高志航手指的方向跪下，嘴里喃喃有声，请求天皇陛下宽恕他为了拯救日本所做的背叛行为……高志航等人正在诧异，藤野轮宽忽然站起，他大叫一声，一头撞死在监狱的石墙上。夜晚，沈以琴睡不着觉，他给父母、哥哥写了遗书，然后来找高志航。

正好听见高志航给毛帮初打电话，高志航正在请示毛帮初，要提前授予沈以琴一枚青天白日勋章。但毛帮初怒不可遏，拒绝同意，扣上了电话。高志航看见沈以琴就在自己的身边，依旧装模做样地拿着话筒，嘴里应承着，是！是是！

高志航告诉沈以琴，毛副总指挥同意提前授你一枚青天白日勋章，沈以琴非常高兴。高志航连夜让李耳把自己的一枚青天白日勋章赶送了过来。清晨，笕桥驱逐机四大队操场，飞行员列队待发。高志航给沈以琴戴上青天白日勋章，沈以琴深情地望了一眼营区，然后和大家握手、拥抱，有人流出了眼泪。

高志航下达了命令十几架战机轰鸣着滑向跑道，冲天而起。善次郎正在甲板上训练新兵杀人，被抓来的大老刘成了活靶子。大老刘被日军杀死。大老刘宁死不屈，让日本新兵们深受震慑。善次郎正在咆哮，航母发现了高志航的机群。

仓促之间，善次郎升空迎战。高志航率队拦截，沈以琴单机钻进云层，猛拉操纵杆，以最快速度前冲。在高志航等的缠斗下，善次郎等根本没有发现沈以琴。沈以琴在另一片空域，突然钻出云层，出现在江面上空，他稳了稳神，打开加力装置，朝加贺号航母一边扫射，一边俯冲。

经过改制的高爆飞机终于撞上航母，发出天崩地裂般的巨响。高志航被两架敌机追逐着，一路北飞，炮弹和燃料耗尽，高志航向塔台呼叫，通告迫降。高志航迫降在新四军防区。