Bí Mật Quốc Gia – Head Above Water là bộ phim kể về Viện nghiên cứu và phát triển bí mật 301 đang có một cuộc thí nghiệm ở dưới nước tại thành phố Tam Đảo. Trong quá trình làm, thông tin liên tục bị rò rỉ ra bên ngoài. Cục công an thành phố Tam Đảo tiếp nhận nhiệm vụ phải phá được vụ án trong vòng 60 ngày. Hồng Thiếu Thu (do diễn viên Cận Đông đóng) và Diệp Hàm (do diễn viên Hàn Vũ Cần đóng) thành lập tổ chuyên án, bắt đầu đấu trí với kẻ thù. Trong quá trình phá án, gặp phải vô vàn các trở ngại không ngờ tới, Hồng Thiếu Thu và Diệp Hàm cũng vì tính cách và cách làm việc mà phát sinh nhiều mâu thuẫn. Sau khi trải qua những cuộc tranh đấu về tình cảm cũng như lý trí, cuối cùng cũng đã bắt được bóng ma gián điệp, đồng thời Hồng Thiếu Thu cũng nhận được sự tín nhiệm của Diệp Hàm.