20世紀50年代，蘇聯自行研製的第一顆原子彈爆炸成功，英國物理學家克勞斯·福克斯被警方以間諜罪逮捕，一大批的克格勃間諜相繼暴露，美國的羅森伯格夫婦因之被判處死刑，成為美國曆史上第一對因間諜罪被處死的平民。判決震驚了整個世界，連羅馬教皇也向艾森豪威爾發出呼籲，希望能免除羅森伯格夫婦一死。
50多年後，一段塵封的曆史暴露出令人震驚的真相：羅森伯格夫婦間諜案中女主角埃塞爾的弟弟大衛·格林格拉斯當年為了明哲保身，作偽證把姐姐與姐夫送上了斷頭台。
朱利葉斯·羅森伯格，1918年5月出生，他和妻子埃塞爾·羅森伯格都是美籍猶太人。由於從小表現出對宗教的強烈興趣，他的父母原本以為他會成為一個牧師。沒想到，他在紐約市立大學畢業後熱愛社會活動，信仰共產主義，崇拜社會主義蘇聯，加入了共青團。
羅森伯格的妻子埃塞爾，1915年11月28日生於紐約。埃塞爾天資聰明，從小學習成績優秀，還有一副好嗓子，成為一名歌唱家是她兒時的夢想。15歲中學畢業後她進入一家船業公司做了秘書。其間，埃塞爾對政治發生了濃厚興趣，開始頻頻參與企業工人組織的活動，加入了美國共產黨。
羅森伯格與埃塞爾可謂一見鍾情。相識不久，埃塞爾很快就愛上了這個政治理想與自己一致的年輕人。1939年兩人結婚，婚後的生活十分甜蜜，但由於埃塞爾身體不好，不得不辭掉工作做起全職主婦。到1945年戰爭結束時，一家人已經過上了舒適的中產階級生活。他們的兩個兒子邁克和羅伯特相繼出世，夫妻倆沉浸在為人父母的喜悅中，享受著家庭生活帶來的樂趣。
1942年春，羅森伯格在紐約一家無線電廠擔任信號檢查員，由於工作關係，羅森伯格能夠接觸到許多有關電子工業發展的新情況。他具有的專長和身份引起了克格勃的注意，蘇聯駐紐約貿易機構的克格勃人員塞米諾夫主動與羅森伯格接觸。
羅森伯格思想傾向社會主義蘇聯，非常讚賞像蘇聯這樣替普通老百姓謀福利的國家。加之當時正是第二次世界大戰期間，蘇聯又是抗擊德國法西斯的主力，羅森伯格非常同情和支持蘇聯的反法西斯戰爭。有這些思想基礎，塞米諾夫很快獲得羅森伯格的好感，在他的極力鼓動下，羅森伯格答應為克格勃服務。
1943年，塞米諾夫奉命回國。蘇聯駐紐約總領事館裏的克格勃特工費克利索夫接替了他的工作。11月的一個星期天，費克利索夫在確信自己沒有被跟蹤後走進紐約曼哈頓商業區的一個電話亭，給羅森伯格的寓所打了一個電話。費克利索夫通報了自己的姓名，雙方用預定暗語聊了幾句。不一會兒羅森伯格開車過來了，費克利索夫警覺地掃視四周，快步跨進羅森伯格的汽車。然後，汽車直奔郊外，在一家小酒店，費克利索夫提出了莫斯科所需要的情報。
起初，羅森伯格將有價值的資料偷出，夜晚躲在家裏用手抄一遍，再聯係時間給費克利索夫交貨。一般資料留在家裏的時間很長，容易被人發現，不安全，再說手抄也容易出差錯。1944年6月，費克利索夫交給羅森伯格一台萊卡照相機，羅森伯格開始用相機拍攝文件，既安全效率又高，提供的情報數量也增大了。
第二次世界大戰期間，羅森伯格向蘇聯提供了美國國防工業的一些重大技術發現，其中最有價值的是美國無線電引信軍事情報。無線電引信是導彈的“千裏眼”，它可以大大提高導彈命中目標的精確度。美國軍方對無線電引信的生產是高度保密的，防範十分嚴密。羅森伯格直接掌握的機密資料不多，但他是一個非常心細的人，利用工作之便，憑著極大的耐心和專業知識留心搜集。他積累了一些廢棄的引信零件組裝出一個完整的引信。後來，他又想了一個絕妙的辦法把引信帶出工廠：預先算好清潔工運送垃圾的時間，每天把一個部件當作廢品扔進垃圾桶，隨後跟著運垃圾的車輛，在垃圾場把零件撿回來。如此操作十幾次後一部完整的引信就偷運出了工廠。
12月27日，費克利索夫和羅森伯格在郊區一家飯店裏見麵。用完晚餐，費克利索夫起身順手將餐桌下一個禮品盒提起，對羅森伯格微笑著說他先走一步，就這樣，引信被當作禮品拿走了。費克利索夫將引信送到莫斯科。蘇聯軍工部門立即進行細致的研究，仿造出自己的產品，大大提高了蘇聯導彈的命中率。
1946年夏天，克格勃總部通知費克利索夫，聯邦調查局正在調查蘇聯於二戰期間在美國建立起來的間諜網，克格勃在紐約的一切秘密活動都要立即停止。這是因為隨著戰爭的結束美國情報機構得以從國外戰場上抽出身來對準國內。負責偵聽和破譯工作的美國國家安全局製定了一個代號為“韋諾納”的絕密計劃，目的是要破譯蘇聯的通訊密碼，這個計劃很快被莫斯科知道了，所以急令在美國的間諜停止活動。一個悶熱的夜晚，費克利索夫和羅森伯格在紐約的一家飯店見麵，這是他們的最後一次見麵。費克利索夫告訴羅森伯格今後同克格勃恢複聯係的暗號和地點，並給他1000美元以備急用。
天有不測風雲，本來停止了一切間諜活動，羅森伯格可以好好休整一下，一件意外事情的發生攪亂了夫婦倆風平浪靜的生活。羅森伯格二戰前期加入了美國共產黨，並且積極參加社會活動，二戰結束後羅森伯格事實上退出了共產黨，幾乎沒有參加任何活動。早年一塊參加社會活動的一名朋友因事被聯邦調查局搜了家，特工們在他家找到羅森伯格的黨員證。經聯邦調查局進一步調查，發現羅森伯格原來是一名共產主義者。公司接到聯邦調查局的書麵通知，決定辭退羅森伯格。在當時的曆史背景下這種情況是很普遍的。二戰結束了，“冷戰”接踵而來，美蘇不再是同盟夥伴，而變成了利益爭奪的對手。在美國看來，任何與蘇聯和共產主義掛鉤的人都是危險的，而潛伏在美國軍工部門的共產主義者則更加危險。
羅森伯格的內弟大衛·格林格拉斯是一名青年軍官，1944年，他作為一名軍隊裏的機械師被派到洛斯阿拉莫斯工作，這裏是美國位於新墨西哥州的一個重要的原子實驗室。作為當時世界上唯一成熟掌握原子彈製造技術的國家，美國對自己的“獨門絕技”自然嚴加看管，決不能讓它泄露到外人手中。而大衛·格林格拉斯的特殊身份很容易獲取核武器研究項目的有關機密。
1945年1月，格林格拉斯回到紐約度假，與羅森伯格說起洛斯阿拉莫斯原子彈工程，以及參與這項工程著名科學家的名字，並畫了一張高能爆炸內引爆裝置模型的草圖，介紹了這項工程的大概情況。羅森伯格希望格林格拉斯搞一些原子彈方麵的秘密情報，並說明這些情報是送給蘇聯人，美國是蘇聯的盟友，蘇聯人理應得到這些情報。
當時格林格拉斯沒有表態，說自己要回去好好想一想。第二天他表示願意同羅森伯格合作，提供洛斯阿拉莫斯工程的總格局情況以及雇員的人數，正在進行的試驗和在那裏工作的科學家名單。
1945年9月又輪到格林格拉斯休假，他從洛斯阿拉莫斯回到家裏，與姐夫羅森伯格又聊起原子彈的情況，並把自己所了解的全部寫了下來，還畫了一張草圖。格林格拉斯提供的情報經羅森伯格整理，源源不斷地送往莫斯科。羅森伯格向格林格拉斯支付了豐厚的酬勞。就這樣，格林格拉斯成為羅森伯格的內線，開始通過各種渠道竊取有關原子彈的絕密情報。
1949年8月29日，蘇聯自行研製的第一顆原子彈爆炸成功，成為繼美國之後第二個掌握核武器的軍事強國。這個消息令蘇聯人歡欣鼓舞，同時也讓美國人感覺到不祥的征兆。美國政府堅信蘇聯絕不具備獨立研製原子彈的能力，因此懷疑一定有間諜在暗中幫助蘇聯人，搜集美國原子彈方麵的機密情報。1950年2月，在英國哈魯艾爾原子能科研中心，時任理論物理組組長的物理學家克勞斯·福克斯被警方以間諜罪逮捕，指控他向蘇聯提供了英美兩國有關原子彈製造的絕密情報。