1941年纳粹德国对苏开战，毗邻苏联远东地区的满洲国，以成田为首的“北进派”随时可能对苏侵犯。应对四面楚歌之危，苏联远东情报局确定实施代号为“论持久战”的秘密计划。中共党员唐飞受命执行该秘密计划，化身为瓦吉姆上校打进敌人内部。在保安局结交了因国恨家仇而潜进的抗日民主分子蔡梦科长。在保安局里唐飞以他的勇敢机敏，得到 了成田的信任，变成保安局的重要人员。但在远东情报局的内鬼，造成 唐飞最后掉进了福原设计的陷阱，暴露了自己。但唐飞还是聪明地完成了不太可能完成的“论持久战”计划。苏共格拉西姆将军确定用一名重要的日本间谍交换唐飞，但唐飞觉得他已经完成了任务，不愿意组织付出不必要的代价。在交换的瞬间，他跳下山崖。唐飞的舍生取义感动了蔡梦。二战结束之时，在海滨疗养院里，唐飞睁开眼睛看见的第一个景象，是晨曦中的蔡梦。
有别于过去众多谍战作品，《胜算》放眼世界格局，将故事背景外延至苏联远东战场，融合苏联红军与日本关东军的矛盾冲突，主要表现中国共产党情报工作人员在置身于复杂环境的情况下，凭着过硬的斗争本领、忠勇坚强的崇高品质、敢于牺牲、直面困境的坚定信仰，为世界反法西斯战争胜利作出的重大贡献。
