在抗日战争的初期阶段，剧情围绕1937年“七七事变”后的国际都市上海展开。中共地下党员江波（杜淳饰）随国民党军队进入上海，赵一清和康瑛（阿斯茹饰）等也秘密潜入，当时上海局势复杂，国际国内各方势力暗中角力。日本试图通过华北事变不扩大方案诱使中国政府放弃抵抗，汪精卫密谋与日本特使进行密谈。我党特工尤佳丽（朱虹饰）得知情报，通过秘密渠道传递给赵一青。然而，我党电台被国民党特务掌控，康瑛在传递情报时遭遇危险，幸得同志掩护脱险。何昆（王鹏凯饰）被捕，江波受命调查电台暴露和密谈内幕，同时设法营救。在尤佳丽、许曼华（朱虹饰）等人的协助下，他们成功解救何昆，粉碎了国民党投降的企图，触发了八一三淞沪抗战。
抗战进入蜜月期，何昆放下分歧，共同对抗日本。蒋介石的行程被日特机关得知，江波和尤佳丽联手揭露危机。何昆接任站长职务，军统采取行动打击日特。在激战中，共产党韩成仁等人牺牲，为了掩护娇妮（屈菁菁饰），江波被迫枪击她，导致何昆愤怒。后在突围中，江波重伤，柳春桃（未提及）牺牲，江波继续在上海组建情报网。在与国民党特务何昆的重逢中，他们共同对抗日寇，获取情报，支持了武汉会战和苏联的战役，为反法西斯战争做出贡献。
进入摩擦期，1939年，江波等人配合国际反法西斯力量，获取日本的重要战略情报，甚至利用国民党传递了山本五十六的绝密信息。然而，他们身处日特和国民党特务的包围，付出巨大牺牲。在艰苦斗争中，他们维护了民族统一战线，为敌后抗战取得胜利做出重大贡献，但同时也见证了许多同志的英勇牺牲，如宫西中一和国民党娇妮。故事以芷江会战结束，江波传递内战情报，预示着新的斗争即将展开。
电视剧《虎胆雄心》是120集《敌营十八年》系列三部曲中的第二部（44集），于2008年底拍摄完成。本剧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着坚定的信仰、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。