1938年10月25日。武汉笼罩在日军海陆空强大的炮火之中。蒋介石(马晓伟 饰)临时飞往长沙，飞机上，他再度掏出了毛泽东(王霙 饰)的《论持久战》。武汉弃守的次日，延安窑洞内的毛泽东神色凝重地分析了湖南重要的战略地位和地形优势，朱德(王伍福 饰)指示八路军驻湘通讯处全力配合国军抗战。

日本内阁五首相出现了意见分歧。对华保守派和坚定打击派各执一词，天皇最终同意保守政策。在第11军司令官冈村宁次(木村荣 饰)的带领下，日军部队浩浩荡荡向临湘和岳阳挺进，并屯兵新墙河北岸，给长沙形成了巨大军事压力。由第一兵团总司令薛岳(张丰毅 饰)指挥的赣北万家岭战役取得了中日开战以来少有的大胜。

但政府宣告弃守武汉的阴霾，让万家岭守军战役大捷的喜悦荡然无存。薛岳誓与长沙共存亡的战斗宣言鼓舞了数万将士，震天的抗日口号在山岳回荡。长沙城内依旧一派繁华，布商千金何湘岚和小警察李本忠(郑昊 饰)的新婚典礼却突然被日军的轰炸打断，李本忠赶回警局集合险些被炸死。

轰炸过后的长沙城一片混乱，八路军驻湘通讯处迅速行动起来，维持秩序、搭棚施粥。南岳军事会议上，蒋介石怒斥日本方面的外交照会，百余名国军将领正襟危坐，全场肃静。军事委员会军训部长兼副总参谋长白崇禧(陈天路 饰)建议退守衡阳，薛岳力驳白崇禧，长沙绝不可弃！

次日，蒋介石宣布退守衡阳，并指示将领认真学习《论持久战》，众将无不惊讶。弃守长沙的传闻在长沙城炸开了锅，军政机关、富人纷纷撤离。湖南省委主席张治中(张世会 饰)严令：擅自离职、逃离长沙之军政官员一律作逃兵处置。蒋介石在行署内密令张治中大火焚城，张治中鼓起十足勇气几番争取，仍不得不依令部署焚城计划。

回到长沙城内的张治中召集警备司令酆悌、警备第二团团长徐昆、警察局长文重孚，开宗明义地表达了蒋介石焚城的密令。三人领取了焚城计划，各自回去部署。八路军驻湘通讯处主任彭中华(佟瑞欣 饰)硬闯省政府，询问焚城计划是否属实。

不料这项绝密计划被潜伏在警局的敌特分子发觉，原本严密的焚城计划，在敌特分子散布流言、切断电话的伎俩和伪装攻城的误导下，慌乱启动。霎时间，千年古城变为人间炼狱。