《铁核桃》以20世纪40年代初为背景，聚焦国共合作破裂后的复杂时局。国民党王牌特工叶尚武与亲弟弟、共产党人尚文分属敌对阵营，但血脉相连的亲情始终牵动两人。剧中，尚武在执行任务时屡次与尚文狭路相逢。他既要忠于国民党特别行动队，又无法对弟弟痛下杀手。一次针对共产党地下组织的围剿行动中，尚武故意泄露情报，导致任务失败，随即遭到上级怀疑与软禁。尚文则肩负获取日军“铁核桃计划”绝密名单的重任，这份名单关乎抗日战局走向。与此同时，日军间谍潜入双方内部，制造多起误会导致国共摩擦升级。尚武在逃亡中意外发现国民党内部有高层通敌，而尚文也察觉共产党内部存在叛徒。两人被迫暂时放下立场分歧，暗中联手追查真相。最终，兄弟二人在民族大义面前达成默契。尚武以“叛徒”身份潜入日军情报机关，尚文则在外围配合。一场围绕铁核桃计划的生死博弈就此展开，亲情、信仰与家国情怀在枪林弹雨中接受严峻考验。