某市某医院发现一种罕见病毒，引起医院高度重视。医院派出以陈强、江平为首的专家组，调查死因。据医院了解到的情况，死者35岁，桃花庄村民。从死者死后的情况分析，死因像是鼠疫、霍乱或炭疽。医院将死者死因作为个案上报细菌研究中心。因为病毒的稀有性，在细菌研究中心引起了震动。病毒研究中心将该病毒命名为“黑死病”，并迅速上报上级部门。为了防止“黑死病”病毒的传播，彻底了解病毒的来源和宿主，上级领导部门组织成立了由细菌研究中心和部队防疫部门组成的联合防疫大队，由陈强任队长。陈强的未婚妻江平也被留在了防疫大队。防疫大队进驻桃花庄，对桃花庄实施警戒隔离。在与桃花庄隔江相望的防疫大队营地，队员们在陈强的带领下，冒着炎炎夏日，开始了艰苦细致的取证工作。在调查取证中，防疫大队拿来做实验的兔子和老鼠，被一种类似蚂蚁的爬行动物吞食。在啃过的老鼠骨头上，防疫大队欣喜地发现了“黑死病”的病毒。为了进一步验证“黑死病”病毒，防疫大队向上级申请调猴子做实验。注射了正在研制的防疫血清的猴子被放入桃花庄隔离区。没多久，陈强发现了一个规律:在雷雨来临之前，未知的宿主会出来攻击它们遇到的生物。在观察过程中，江平为了救一只实验用的猴子，感染了“黑死病”病毒，光荣牺牲。未婚妻的去世给陈强的心理留下了阴影。陈强忍着巨大的悲痛，继续收集证据。这时，国际红十字会派出了一个国际调查小组，成员包括在国外与陈强共事的法国医生皮埃尔博士和持不同观点的日本细菌学家野村博士。随着调查的深入，“黑死病”病毒终于浮出水面。原来，“黑病毒”是二战时侵华日军在桃花庄投放的用硅藻土发射的细菌炸弹。在战争结束后的60年里，这些携带细菌的弹丸在地下大量繁殖，变异了细菌，感染了蚂蚁。这些被感染和变异的蚂蚁是“黑死病”病毒的宿主。面对现实，野村博士不信，无视防疫禁令，闯入禁区，试图挖掘工程师勘察过的掩埋地，以证明掩埋地并非日军细菌炸弹。结果，他被毒蚂蚁感染了。为了抢救野村医生，陈强在野村感染病毒时，将唯一的血清注射到了他的体内。危急关头，“黑死病”被火焰烧伤，陈强被总部及时送来的血清所救。