黑狐故事发生在民国初期，廖思成（刘小锋 饰）和方天翼（张若昀 饰）是富商顾汉森收养的义子，两人和顾汉森的亲生女儿顾婷（吴婷 饰）一同长大，彼此之间情谊十分深厚。从黄埔军校毕业之后，廖思成前往日本深造，在此期间，他邂逅了美丽的日本女子大岛由美（章雯淇 饰），两人相知相恋，无奈九一八事变爆发，廖思成告别了爱人，回到了祖国。 那一边，勇敢聪慧的方天翼深受戴笠（吴秀波 饰）的喜爱和信赖，戴笠赋予了他“黑狐”的代号，隐藏在此假面之下，方天翼在顾婷和同僚俞梅（李曼 饰）的帮助下，同日本人和汉奸斗智斗勇，可实际上，俞梅和廖思成一样，是隶属于中国共产党的地下党员。