La Croix Noire est l’histoire de Mark McConnell, médecin, ingénieur chimiste et pacifiste, qui est jeté au combat pendant la Seconde Guerre mondiale. Persuadé par le brigadier Duff Smith et motivé par la mort de son frère, Mark se lance dans une mission pour entrer en Allemagne et voler un échantillon de gaz toxique ainsi que détruire le reste de la production de gaz qui tuera les prisonniers innocents détenus dans le camp. Mark est jumelé pour cette mission avec Jonas Stern, un réfugié juif de Palestine. Jonas Stern s’implique plus dans la mission que Mark, mais alors que les deux s’entraînent pour leur mission, ils se rendent compte qu’ils ont été manipulés et mentis à propos de cette mission. Les manipulations amènent ces deux hommes à se lier dans leur mission et à se protéger.
Pendant que Mark et Jonas s’entraînent, le père de Jonas, Avram, est détenu au camp de prisonniers allemand de Totenhausen et aide les nouveaux prisonniers qui sont arrivés. Inconnu de Jonas, il s’apprête à détruire le camp et son père. Avram a noué une relation avec une jeune femme juive nommée Rachel et a pris des mesures pour la protéger, ainsi que plusieurs des autres prisonniers. Avec les prisonniers, un officier SS, Schorner, est également emmené avec Rachel et l’a prise comme amant.
De plus, il y a un traître dans le camp de Totenhausen qui divulgue des informations aux forces alliées et au brigadier Smith. Cette information est ce qui a mis le plan de Smith en action et l’a informé qu’il devait envoyer Mark et Jonas à l’action. La source de cette information vient d’une femme nommée Anna et d’un homme nommé Ariel. Tous deux ont aidé le Doktor Brandt dans ses expériences au sein du camp sur les prisonniers et les enfants, et tous deux sont prêts à mourir pour empêcher les gaz nazis Sarin et Soman d’être libérés sur les forces alliées qui se préparent à envahir.
Alors que tous ces personnages s’efforcent de détruire le camp, les manipulations du brigadier Smith et la cruauté de Herr Brandt sont révélées ainsi que le plan d’action modifié. Une fois que Jonas a découvert que son père est vivant et est l’un des prisonniers qu’il a été envoyé pour détruire, il doit convaincre l’homme avec qui il a été envoyé de sauver autant de prisonniers que possible. Les hommes planifient une nouvelle ligne d’action à l’insu du brigadier Smith et des forces alliées. Ils établissent les plans et les mettent en action. Comme ils le font, les actions de l’Avram et de Rachel les aident dans leur nouveau plan et certains des prisonniers sont sauvés. Le camp est détruit et les nazis y sont tués. Mark et Jonas sauvent l’enfant d’Anna et Rachel.
De retour du camp, Mark retrouve son frère qu’il croyait mort. Il retourne finalement aux États-Unis et sa femme, Sarah, et devient spécialiste des poumons. Mark et sa femme sont tués dans un accident d’hélicoptère. Son petit-fils est raconté par un ami de la famille ses aventures pendant la Seconde Guerre mondiale. De cette histoire, le petit-fils de Mark va rendre visite à Anna et lui raconte la mort de son grand-père.