1948年，在国民党统治下的重庆处在黎明前最黑暗的时刻。为了配合工人运动，重庆地下党工运书记许云峰命甫志高建立沙坪书店，作为地下党的备用联络站。甫志高为了表现自己，不顾联络站的保密性质，擅自扩大书店规模，销售进步书刊。
一天，区委书记江姐要去华蓥山根据地，甫志高到码头为江姐送行，江姐嘱咐他要注意隐蔽，他嘴上答应，心里却不以为然。江姐到离根据地不远的一座县城时，发现自己的丈夫、华蓥山纵队政委彭松涛的人头被高挂城头。见到纵队司令员“双枪老太婆”后，她忍住悲痛，坚决要求到丈夫生前战斗的地方工作。
甫志高又自作主张吸收了一名叫郑克昌的青年人入店工作，许云峰知道情况后大吃一惊，几经分析发现郑克昌形迹可疑，便让甫志高通知所有人员迅速转移。甫志高却根本不听劝告，反认为许云峰嫉妒自己的工作成绩，结果被捕并成了可耻的叛徒。
由于他的告密，许云峰、成岗、余新江和刘思扬等人很快相继被捕。特务头子徐鹏飞得意忘形，妄图借此将重庆地下党一网打尽。然而，他使尽各种伎俩，都没能从许云峰等人身上得到任何所需的东西。凶残的敌人为了得到口供，疯狂地折磨被捕的共产党员，给他们食用霉烂的食物，并且在炎热的夏天限制饮水数量，妄图用炎热、蚊虫、饥饿和干渴动摇革命者的意志。
为了粉碎敌人的阴谋，狱中难友趁放风时在墙角挖出一眼泉水，在保护泉水的斗争中，龙光华英勇牺牲，全狱难友绝食抗议敌人的暴行，要求为龙光华举行追悼会，敌人不得不妥协让步。
叛徒甫志高带领特务窜到乡下，江姐不幸被捕，被关押在渣滓洞里。在狱中，她受尽了折磨，凶残的敌人把竹签钉进了她的十指。面对毒刑，她傲然宣告：“毒刑拷打是太小的考验，竹签子是竹做的，共产党员的意志是钢铁铸成的！”
秋去冬来，转眼到了年底。全国革命形势一片大好，国民党当局在受到沉重打击后开始放出和谈空气。阴历年三十，渣滓洞全体难友举行了一个别开生面的联欢会。更令人高兴的是，地下党派人与他们取得了联系。
敌人为了表示和谈的“诚意”，假意释放了一些政治犯，来自资本家家庭的共产党员刘思扬是其中之一。在他被送回刘公馆的第二天夜里一个自称姓朱的人潜入刘家，说他受区委书记李敬原的委派，前来了解刘思扬在狱中的表现，并要他详细汇报狱中地下党的情况。
正当刘思扬对此人怀疑时，李敬原派人送来情报，揭穿了这个伪装特务郑克昌的真面目。刘思扬来不及转移，又被抓起来关进另一所监狱“白公馆”。
郑克昌在诱骗刘思扬失败后，又伪装成同情革命的记者高邦晋打入渣滓洞，他妄图通过苦肉计刺探狱中地下党的秘密。余新江等人识破了他的伪装，并借敌人之手除掉了这个阴险的特务。
解放军日益逼近重庆，地下党准备组织狱中暴动。在白公馆装疯多年的共产党员华子良与狱中党组织联系上了。同时，关在地窖中的许云峰用手指和铁镣挖出了一条秘密通道。
当解放军攻入四川，即将解放重庆的时候，徐鹏飞等狗急跳墙，提前秘密杀害了许云峰、江姐、成岗等人。就在许云峰等人被害的当天晚上，渣滓洞和白公馆同时举行了暴动。刘思扬等一些同志牺牲了，但更多的同志终于冲出了魔窟，伴随着解放军隆隆的炮声，去迎接黎明时分灿烂的曙光。
