由朱虹饰演的「尤佳丽」其实是地下党员「藤玉莲」从日本整容后回来的「高级情报员」。「尤佳丽」的现身，让中国共产党地下党组织和中国国民党侦缉处均对其身份表示猜测，而「尤佳丽」要想在国际风云变幻的情势下完成自己的情报任务，更是处处夹生。
故事大致分为国共合作形成期、蜜月期、摩擦期三个段落，贯穿八年抗战整个历史时期…
第一段落，形成期。故事从1937年「七七事变」以后的国际化大都市上海开始。中共地下党员江波（杜淳饰）随国民党宣子奇部移驻上海，赵一清、康瑛（阿斯茹饰）等人也潜入上海。当时的上海波谲云诡，国际国内各种政治势力都在暗中较量。日本内阁抛出华北事变不扩大方案，妄图以此为诱饵，胁迫中国政府放弃抵抗。汪精卫秘密派特使高宗武与日本特使船津辰一郎在上海密谈媾和。情报被打入日本内阁情报局的三重间谍我党秘密特工尤佳丽（朱虹饰）获悉，她通过秘密渠道，把这个情报转给了地下党上海某情报组织负责人赵一青。赵一青让康瑛将这一重要情报报发延安。不想我秘密电台已在何昆（王鹏凯饰）、娇妮（屈菁菁饰)等国民党特务的掌握之中。康瑛发报 时，与国民党特务激战，报务员牺牲。康瑛在江波、柳春桃等打入国民党内部同志掩护下脱险。何昆意外被日海军陆战队抓获。赵一青命令江波查清电台暴露原因和『高船密谈』内幕。为 防国民党上海布防机密暴露，同时设法营救何昆。江波在尤佳丽、国民党中央社记者许曼华、青帮头子杨广忠等配合下，设计巧捉日海军情报军官池田，并迫使其就范，救出了何昆，粉碎了国民党投降派与日本政府的媾和阴谋。日海军陆战队恼羞成怒，玩弄战火。八一三淞沪抗战爆发。蒋介石被迫同意中国工农红军改编为八路军，并就《中共为公布国共合作宣言》发表谈话，承认了共产党的合法性，第二次国共合作和抗日民族统一战线正式形成。
第二段落，蜜月期。淞沪激战，为打击共同的敌人——日本帝国主义，何昆放弃铲共，蒋介石视察前线的消息被日本特务机关井上机关侦知，井上贤二和山下珍子把这一情报密报日海军，海军决定派飞机中途截杀。尤佳丽巧妙将这一紧急情况告知何昆。蒋介石震怒，命令追查泄密者。军统上海站站长段德彰受到处分，打入军统的日本特务丛丽等被捕，何昆代行站长职务。为消除日特对淞沪之战的威胁，军令部采纳江波方案，决定对井上机关实施「刮骨」打击。江波亲任突击队长，何昆受命协助行动。铲除井上机关，潜伏国民党内部的共产党员韩成仁等壮烈牺牲，为掩护娇妮继续留在日特机关工作，江波枪击娇妮，娇妮负伤假死，激怒何昆。后撤突围时，为掩护何昆送出重要情报，江波负重伤以至被认为死亡。柳春桃救下江波，但在国民党溃退南京途中，柳春桃为保护江波牺牲。上海沦陷，江波受命国民党军令部潜回上海组建秘密情报网，与曾是敌手的黄埔同学、国民党军统特务何昆不期而遇。为锄奸抗日，江波、何昆、尤佳丽、康瑛、许曼华、宫西中一等国共两党人员相互配合，及时获取日军情报，协助新四军挺进江南，支持了国民党武汉会战和苏联对日的张鼓峰和诺门坎战役，中国特工为世界反法西斯战争首先做出贡献。
第三段落，摩擦期。1939年，法西斯德国闪击波兰，第二次世界大战爆发。以江波、康瑛、尤佳丽为代表的地下党配合国际反法西斯战线，获取日本有关北进和南下以及日本偷袭珍珠港的重要情报，帮助苏联及时抽调远东部队对抗西线德国入侵。他们甚至假国民党之手将山本五十六的绝密行程转告美军，把山本五十六送下地狱。但是，他们自身却处在日特、国民党特务的双重包围中，战斗极其险恶。在如此艰难的处境下，他们凭著坚强的信念和超群的智慧，获取了大量情报，为打退国民党反共高潮，维护民族统一战线，为八路军、新四军敌后抗战不断取得胜利，建立了殊勋。而在此阶段，许多打入国民党内部的共产党员如方泽亮等英勇牺牲，宫西中一被捕。国民党娇妮殉国。故事以芷江会战作结。江波把国民党即将挑起内战的绝密情报通过康瑛带回延安，新一轮的斗争即将开始…
电视剧《虎胆雄心》即120集敌营十八年三部曲中的第二部42集，于2008年底拍摄完成。本部以抗日战争时期的上海为主要历史背景，讲述了我党地下工作人员江波在抗日战争时期潜伏在国民党军队内部凭著坚定的信仰、超强的智慧和惊人的胆略为我党搜集送出大量军事情报并积极推动抗日民族统一战线形成而与各方侦查周旋斗智斗勇、舍生忘死的故事。
《虎胆雄心》将目光放在共产党、国民党、日本人三方之间，令人纠结的抗日战争时期，《虎胆雄心》讲述角色之间的情仇爱恨、党国列强之间的冲突斗争。敌中有我，我中有敌，各派势力纠缠在一起，上演一出更加复杂又不失精彩的谍战戏。作为我党打入国民党内部的红色特工，主人公江波在经历上一部之后更加成熟。跟以往我党地下工作者低调隐忍正派的形象不同，江波敢做敢当，不拘一格，与《潜伏》中的余则成相比，一个高调一个隐忍，实在相映成趣。（南方都市报评）
《虎胆雄心》中，杜淳演活了剧中的人物江波，因为杜淳刻画的丝丝入扣，把江波这个跨年代的人物演绎的淋漓尽致，活灵活现的展现在了观众面前。（新浪娱乐评）
