1948年，滨江市已经解放，但国民党敌特不甘心失败，组织了大批特务潜伏在滨江市伺机破坏。一天，滨江街头发生了一起滨江日报记者当街被狙击枪枪杀的恶性案件，上级领导决定派张汉超(张晞临 饰)和杨诚(李乃文 饰)去滨江接手这起案件，杨诚不太理解这种案件为什么会转给他们，但张汉超却立刻看出这起案件的不同寻常，关于这起案件的分析也是据情据理，让领导也暗暗点头。

弹道及痕迹专家王黎生(叶静 饰)也被派给张汉超协助侦破此案，三人组成专案组紧急赶往滨江，与此同时，中央社会部给他们派去了一名通讯专家在滨江会合。滨江火车站内，几名杀害记者的特务正要上车，忽然听到广播里说到发生了记者被杀的案件，才知道杀错了人，死者根本不是他们的目标祁振江(尹国华 饰)，只好留下来继续完成任务。

前往滨江的火车上，杨诚拖着正写笔记的王黎生下棋，王黎生只好应付着跟他下一盘。张汉超三人到了滨江，立刻检验了被害记者的尸体，子弹正中眉心，说明开枪的人是一个高手，三人又来到案发现场，神枪手杨诚张望间发现钟楼是最佳的射击地点，三人再赴钟楼，王黎生提出案发时间正是太阳刺眼的时刻，杨诚点头认可，认为凶手在阳光晃眼的时刻开枪正中目标，手段很厉害。

与此同时，国民党因为暗杀失误开始重新部署，一定要杀死真正的目标祁振江。张汉超和杨诚到死者家中调查案情，国民党的暗杀小组恰巧也埋伏在死者家中，他们打算将死者家属杀人灭口，避免被找到证据，双方差一点儿碰到。

另一面，王黎生找到了死者生前的一些信息，但没什么异常，国民党派出这样的顶级杀手杀掉一个毫无防范的普通记者实在令他们摸不清头脑。长春国民党保密局，潜伏在敌人内部的张岚(颜丹晨 饰)利用加班的时机待在办公室，正焦急等待上级的新命令，想到不能暴露自己的组织纪律，只得强行按捺擅自行动的情绪。

此刻，滨江市公安局得到了重要的线索，有一个叫孟庆翔的人曾被发现在杀人现场出现过，张汉超亲自审问孟庆翔，在确凿的证据面前，孟庆翔称是自己杀了人，并且把枪扔进了松花江。国民党刺杀小组又受到上级的催促，决定尽快动手，然后逃离滨江。

公安局王局长(张潮 饰)听说凶案已破，说上级要让凶手尽快伏法，给百姓一个交代。但张汉超却不同意他的作法，他又来到案发现场，终于发现了另一个狙击地点，并且找到了证据。这一切都说明孟庆翔并非杀人凶手。

公审孟庆祥(徐鹏凯 饰)的大会正在召开，祁振江(尹国华 饰)将军发表了讲话，但与此同时，远处楼顶上一支狙击步枪对准了祁振江，就在这千钧一发之刻，张汉超(张晞临 饰)三人及时赶来，枪手李秋生(王铂清 饰)开了数枪以后未果，从楼顶跳下逃离。刑场上，孟庆祥即将要被枪决，刚刚与枪手李秋生交战完毕的张汉超迅速赶到，及时阻止了死刑的执行，带走了孟庆祥。

对孟庆祥的审讯重新开始，经过几轮的政策攻势，孟庆祥终于把所有的事情都交代了。张汉超等人这才知道原来是一次误杀事件，而军统滨江市组长李秋生的面目也逐渐揭开。张汉超和王局长(张潮 饰)商量，一是要加快破案，二是一定要确保祁振江将军的安全。

军管会门口，张汉超和杨诚(李乃文 饰)告诉祁振江将军不能单独外出，但军人出身的祁振江压根不信邪，两人只能想办法调动警卫保护。张汉超给老首长打了电话，让他劝说祁振江将军能够服从保护安全的安排，又向老首长开口要紧缺的电讯侦破人员和器材，老首长抗不住他的磨蹭，只好答应下来。

第二天一早，睡得迷迷糊糊的杨诚被王黎生(叶静 饰)搅醒了，差一点儿误了接站，但他没想到的是，出站口他等了半天，等来的电讯专家却是一个名叫李文蕾(胡丹丹 饰)的年青漂亮的美女。杨诚开车拉着李文蕾回到住处，他对上级派来一个女的执行任务很不理解，颇有瞧不起李文蕾的意思，结果不提防让李文蕾摔了一个大马趴。

和张汉超见了面，李文蕾说自己是苏联三一一情报学校毕业的，王黎生早听说过这所大名鼎鼎的学校，告诉杨诚这李文蕾别看年青，可不是个善茬。专案组四人聚齐，一起来到李秋生曾经租住的民房搜查，尽管有所收获，但只是一些蛛丝马迹的线索。

这时的李秋生正躲在滨江另一处住所，他接到了上级的电报，这一次对他的威胁很明显，催促他尽早完成任务。晚上，张汉超三人在一起碰白天的线索，每个人只是廖廖数语，暂时组不成任何关键证据。在王黎生的提醒下，杨诚根据自己枪手的习惯推断出李秋生一定会在枪支丢失以后，有半个月左右的适应期。

与此同时，张汉超用一张在房间中搜到的书的封面进行分析，他认为李秋生并不是喜欢看这本书，而是这本书很有可能是他和南京总部联络用的密码本。

杨诚(李乃文 饰)和李文蕾(胡丹丹 饰)坐在一辆卡车上，用一台简易的电台侦测装置查到了南京国民党特务的电文，张汉超(张晞临 饰)随即向王局长(张潮 饰)做了汇报，两人商定打算用分区断电的方式争取查到究竟敌军的电台在哪个具体方位。当晚，李文蕾利用搜查发现的书皮，将截获的电文代入了秋海棠这本小说，终于破译了国民党特务的联络方式和内容。

军统滨江组的特务几次出动，想借机杀掉祁振江(尹国华 饰)，但都象是提前预知一样被破坏了行动，李秋生(王铂清 饰)意识到可能是密码本出了问题，连忙启动了二号方案。这时张汉超几个人也没有了主意，先进的侦测设备还没有到，他们打算先通过查电表的方式，去发现可疑区内谁家的用电量较大。

国民党特务租住的房内，电业局的工人在挨家挨户查电表，这引起了李秋生的警觉。李秋生观察半晌后，发现只是电业局查电表就没顾及太多，他与众特务商量要乘祁振江星期六去中苏友好协会之际在同仁路口埋伏，借机进行暗杀。

公安局已经掌握了用电量的资料，从中筛查出四户由张汉超四人分别进行走访，张汉超带着李文蕾来到一家，见他们刚买了留声机，明确了这一家用电量增加的原因，而王黎生(叶静 饰)和杨诚此时则来到了一家照相馆。王黎生借着拍照的机会仔细观察了照相馆各处的灯，在和老板的攀谈过程中得知他是刚刚搬来的，心里清楚了用电量增加的原因，而杨诚仍在四处张望，被王黎生拽了出来。

另一边，张汉超和李文蕾来到一家租户门内，刚刚进门就注意到窗内有人在观察他们，李文蕾随即机智地装作和张汉超吵架，打消了屋内李秋生等人的怀疑。张汉超和王局长商议准备当晚抓捕，而与此同时，李秋生一帮人已经埋伏在路口等待刺杀祁振江。

祁振江的车队路过，特务的几支冲锋枪全力开火，幸亏车队未做停留冲了过去，祁振江才算逃过一劫。军统特务的计划又失败了，南京上级来电告知他们潜伏在滨江，李秋生欲撤不能，只好待在租住的房内。半夜时分，公安局和张汉超等联合行动，冲进了李秋生的住所，李秋生负隅顽抗，带着几个特务从后窗跑了出去。

张汉超和杨诚等一路追杀过去，抓住了几个特务，但李秋生为首的几个主要人物还是跑到了街角，杨诚追敌心切，不小心被李秋生四人抓住，当成了挡箭牌。张汉超只好暂时答应李秋生，给了他一辆吉普车。李秋生四人一路逃到郊外，张汉超带人紧跟，枪战中解救下了杨诚。

滨江的军统特务刺杀祁振江(尹国华 饰)不力，南京军统的刘志强(褚栓忠 饰)坐不住了，他决定从祁振江接触过的人来想办法。刘志强先是将祁振江一个朋友的女儿，偷偷抓到了保密局，然后让手下装作她的同学，去她家里要来了祁振江这位朋友当年和祁振江接触的全部资料，刘志强打算在这个方向上想办法，借以除掉祁振江。

张汉超(张晞临 饰)四人遇到了难题，南京的刘志强按兵不动，而李秋生(王铂清 饰)则不知躲在哪里，他们决定想办法引蛇出动，先解决掉李秋生这个威胁。此时的李秋生正躲在近郊的一家农户里，民兵的搜查也被李秋生躲过，张汉超和王局长(张潮 饰)商量之下，在报纸上放出了祁振江将要在周三兴办邀请晚宴的消息，这消息传到李秋生的耳朵里，他不由得异常兴奋。

李秋生又从电台的新闻里听到滨江某家西餐厅要举办重要活动的消息，他得意地以为祁振江必定会出现在这里。而这时，南京军统已经做足了功课，摸清了祁振江的所有信息，刘志强准备亲赴滨江。滨江公安局这边，张汉超对李秋生必定会再一次行动充满了信心，和王局长商量了下一步的行动计划，围绕西餐厅做了周密的部署。

李秋生让手下特务买通了西餐厅的厨师，让厨师乘着做糕点把毒药兑进去，李秋生则计划埋伏在西餐厅的对面，找准时机用狙击枪射杀，但他自以为双管齐下的计划早被公安局掌握得一清二楚。行动当天，张汉超为了把一切做得真实，特意邀了祁振江当天在西餐厅露面，然后杨诚(李乃文 饰)藏在厨房，见特务指挥厨师下药，乘机将特务打晕，铐在了铁架上。

扮成服务员的特务也已落网，李秋生一无所知，当他自以为已经击中了祁振江的时候，已经来到楼顶的杨诚一枪击中了他的眉心。滨江的特务组织全军覆没，祁振江亲自摆宴为张汉超庆功，南京方面则恨得咬牙切齿，军统痛心失去了李秋生这么一个枪手。

案子告破，张汉超一行四人离开了滨江，离开以前，张汉超叮嘱王局长千万不能放松警惕。军统派遣刘志强潜入了滨江，之前将特意将在滨江埋伏的特务一一转给刘志强，以便于他的行动。刘志强下了火车，潜伏在滨江公安局的军统特务马所长专程到车站去接，带出了刘志强随身携带的装备。

而与此同时，一路辛苦的张汉超四人来到河北加入公安政法特训班，正接受系统的公安培训。

刘志强(褚栓忠 饰)和顾菲菲(崔冰 饰)两人和仍然潜伏在滨江的几名军统特务见了面，刘志强将各人都分派了任务，他决定先用顾菲菲骗取祁振江(尹国华 饰)的信任，然后将祁振江引出来，再实施杀手。另一面，张汉超(张晞临 饰)四人正在河北受到系统的培训，他们的下一个目标是解放前夕的北平，准备在解放北平城的同时给国民党特务以沉重打击。

特务顾菲菲在滨江军政府门口堵住了祁振江，她自称是当年救过祁振江的王医生的女儿，为了取得祁振江的信任，她还准备好了当年的照片。祁振江也觉得蹊跷，但是当顾菲菲准确回答出他的提问后，祁振江还是相信了她，并且将她安置在政府工作。

培训基地内，首长请张汉超四人吃饭，听取他们如何在北平进行政治保卫工作的建议。顾菲菲进入了市政府，恰巧祁振江提出要去看望她的母亲，顾菲菲和刘志强决定将计就计，用毒药毒死祁振江。祁振江调离在即，顾菲菲盛情邀请祁振江到她家里去，祁振江同意了，午后一个人到了顾菲菲的家，家里表面上没什么异状，顾菲菲拿出准备好的红茶给祁振江喝，祁振江不疑有它，喝下以后才觉得味道不对。

顾菲菲告诉祁振江，他喝的是氰化钾，祁振江后悔不迭，手刚刚摸到腰间的枪却已经毒发，几名特务乘机将他杀死。祁振江被杀以后，公安局立即封锁周围的胡同，刘志强一干人早已躲在他处，他让顾菲菲继续回去上班，借机散布言论搞臭祁振江。

顾菲菲第二天就开始在市政府内大肆散播祁振江乱搞男女关系被人杀死的谣言。正在河北公安培训班的张汉超四人得到紧急通知，火速赶往滨江。整个滨江由于祁振江身死而陷入人心惶惶，张汉超了解到基本情况，立即赶往案发地点搜索证据，并对祁振江的遗体进行了解剖。

敌人已经开始了行动，全城谣言四起，关于祁振江的死，各种荒诞离奇的说法都出现了。经过解剖，王黎生(叶静 饰)发现祁振江死于氰化钾中毒，张汉超让人尽快寻找毒药的来源。顺着毒药这条线，专案组找到了医生南寿山的单位，但特务南寿山早已不见踪影。

张汉超算准了南寿山准备逃离，而且逃离之前一定会争取和家人见面。专案组在南寿山家门口守候，果然见到了鬼鬼祟祟的南寿山闪进了自家的房门。

张汉超(张晞临 饰)四人分成两组，王黎生(叶静 饰)和李文蕾(胡丹丹 饰)先从窗户跳下，杨诚(李乃文 饰)和张汉超将破门而入的四名特务击毙，随后也从窗户跳了下去，杨诚弹无虚发，但大街上的特务众多，张汉超机智地向天撒了一把钱，乘着混乱和杨诚逃离了现场。刘志强(褚栓忠 饰)得知四人都逃了大为光火，命令将人的相貌画下来进行全城缉捕。

在此同时，中央社会部知道张汉超行踪的暴露是因为东北局内部出了奸细，正全力抓捕。东北局放出了一条假消息，借机使特务暴露，轻而易举地将潜伏在总务科的国民党特务抓获。南京方面，张汉超四人躲在仓库里，由没有暴露身份的王黎生和李文蕾在刘志强家门口蹲守，但一无所获，张汉超分析出刘志强一定是和顾菲菲(崔冰 饰)住在一起，打算跟踪刘志强的去向，而潜伏在保密局的张岚(颜丹晨 饰)，发现刘志强每天都坐着同一辆车下班离开。

张汉超四人每天固定时间都跟踪刘志强，但每次刘志强总要变换行车路线，张汉超现在只能确定顾菲菲住处的大概位置。刘志强和顾菲菲见面，顾菲菲抱怨整天躲着，出主意让刘志强想办法引出四人进行抓捕，刘志强点头同意了。

而就在这时，张汉超收到了新消息，刘志强要和顾菲菲在大三元酒家吃饭，他认为这是一个不可多得的抓捕时机。张汉超去大三元酒家详细看了场地，又在酒家对面包下了一个房间，与南京地下组织详细制订了行动计划，确保万无一失。

然而此时的刘志强已经用自己和顾菲菲作饵，在大三元酒家附近布下了天罗地网，他不仅要抓住张汉超，还要连带打击南京地下党的全部势力。晚上他把这些计划告诉顾菲菲时，顾菲菲却表示了担心。张汉超和杨诚对于陷阱一无所知，行动当天守在对面的旅馆。

保密局里，张岚得知了此次行动是一次阴谋也是心急如焚，但保密局当天封锁了人员进出，她巧妙地利用同事孩子生病将消息传递了出去。李文蕾在监听电话里觉得保密局有异样，她到了约好的旅馆却不进去，在窗外秘密地将情报传递给了张汉超，又在大街上机智地拽出了正要进入旅馆的王黎生。

李文蕾二人佯装在酒家点餐，张汉超见到两人行为奇怪，正在犹豫间，刘志强和顾菲菲下了车，杨诚急着动手被张汉超制止，经过悉心观察，张汉超发现了可疑，紧急将一切行动取消。刘志强带着大队人马回到保密局，一个个垂头丧气。

保密局的行动取消，而且也查不出是否情报泄露造成的，刘志强(褚栓忠 饰)的上司琢磨再三，打算让他带着保密局的精英力量赶赴上海，既可以保得平安，又能离开南京再次想办法钓出共产党。另一面，张汉超(张晞临 饰)他们得知了这个情况，决定无论如何也要在南京抓住刘志强。

此时的刘志强和顾菲菲(崔冰 饰)明明生活在自己的地盘里，却有些惶惶不可终日之感。张汉超几个人和南京地下党撒开人手到处打听顾菲菲的下落，最终确定了一小片地区，张汉超和李文蕾(胡丹丹 饰)装作兄妹拿着顾菲菲的照片终于打听出了她的住处，但此时耐不住寂寞的顾菲菲独自去了菊花展，张汉超紧急部署，在顾菲菲离开时，扮作车夫的杨诚(李乃文 饰)拉着她到了一处偏僻的所在，等顾菲菲反应过来，已经被专案组四人用枪顶住了脑袋。

专案组押着顾菲菲来到了她的住处，但是张汉超几人并不知道狡猾的刘志强和顾菲菲订好了预警信号，顾菲菲装作生气打翻了鸟笼，而这时的刘志强从院外看到鸟笼没有挂在原处，转身就跑，杨诚奋力追赶也没来得及。第二天，刘志强颓丧地去见自己的上司，上司决定这几天给他最高级别的保护，并且让他立刻前往上海。

南京地下党的人守在保密局的门外，但保密局对刘志强的保卫森严，无从下手。眼见刘志强几天后就要离开南京，张汉超决定在半路动手，但南京去上海的交通实在太方便，根本无从知道他要怎么到达上海。保密局的张岚(颜丹晨 饰)和总务处的人聊天时，恰巧得知了刘志强将坐汽车离开。

张汉超找到了南京市委的陈书记请求帮助，陈书记详细询问了他准备将设伏地点放在何处，张汉超指定了一条路中间的白虎山，陈书记随即让他放心，她可以保证让刘志强走上那条路。刘志强收拾行李离开，当车开出了南京地界，前面的一座大桥被当地的游击队炸毁，刘志强心中生疑，不敢久等，果然走上了张汉超设下埋伏的那条路。

隐藏在卡车中的张汉超等人得知这一消息兴奋不已，他们将卡车横在路的中间装作车坏掉，专心等待刘志强上钩。刘志强逃出了南京，心里有点儿志得意满，向往着在上海过人上人的生活，路遇坏掉的卡车，虽然心里起疑，还是赶紧让司机下车帮着清出路来。

但他不知道的是，抓捕他的这张网正在一点一点地收起来。

刘志强(褚栓忠 饰)久等司机没有回来，心里暗知不对劲儿，从腰间摸出枪打开了车门。此时张汉超(张晞临 饰)和杨诚(李乃文 饰)躲在车后，见刘志强下了车，从左右两边暗暗包围，猛一进身将刘志强的枪打掉在地，牢牢地按在了车上。刘志强和顾菲菲(崔冰 饰)被捕，一路押回到了滨江，在公审大会上被宣布死刑，立即执行枪决。

专案组四人终于破获此案，一起到祁振江(尹国华 饰)的墓前敬献了鲜花。一九四九年新中国成立，公安部正式挂牌，专案组各个成员也分散在部内各个处室工作。此时的上海，特务活动极其猖獗，副市长也收到了夹着子弹的威胁信。公安部决定整束上海的特务，周局长找来了张汉超四人，让他们立刻奔赴上海执行任务，随后让王黎生(叶静 饰)单独在办公室里留下。

这一次去上海，是由周局长亲自带着张汉超四人同行，王黎生大包小卷拿了一堆箱子，惹得杨诚又是嘟囔了半天。五个人一到上海，张汉超谁的假也不批，让他们专心致志地看案卷分析情况。张汉超在外面买东西时，巧遇了当天给副市长送去威吓信的邮递员，对案情开始有所琢磨。

回到办公室，张汉超见到了邮递员当天送来的那封恐吓信，发现了信封上有折叠过的痕迹，他连忙追问当天送信那个邮递员的地址，自己一个人到了酒馆点了菜，请来了那名邮递员吃饭。张汉超谎称自己是记者，邮递员在回忆过程中想起了在市政府时信掉到了地下的事情，直觉告诉张汉超，问题就出在这里。

张汉超几个人聚在一起分析，恐吓信的真相水落石出，伪装成保洁的特务在市政府乘着邮递员来送信，故意撞倒了邮递员，将准备好的信混进了一堆信中，张汉超随即制订了抓捕方案，在上海四处张贴通缉令。已经败退到台湾的保密局，此时一直梦想重新武装夺回上海，保密局长亲自选定了一位心理素质超强的特务准备潜回大陆，代号祝山猿(常铖 饰)。

祝山猿提出要利用春华越剧团接近市长，这个方案得到了保密局长的首肯，二人核计之间决定杀掉剧团内两个知道祝山猿底细的人。另一面，专案组接到群众举报，通缉令上的人出现在春华越剧团，四人连忙赶过去，却听到了几声枪响，越剧团内一个司机和一个财务人员倒在血泊之中。

剧团被枪手击中的两人，一个死亡另一个重伤，但就在公安人员送受伤人去医院的过程中，枪手躲在人群里再次开枪，幸好没有打中。专案组成员一起分析了案情，尽管剧团和被击中二人的钱都已经被枪手抢走，但张汉超(张晞临 饰)认为这不是谋财。

周局长和张汉超来到医院，重伤的剧团司机醒了过来，但质询中张汉超明显感觉到他在隐瞒着什么。专案组知道杀手有可能再次杀人灭口，由李文蕾(胡丹丹 饰)扮成了实习护士守在医院前台，杀手果然乘着人少又装扮成清洁工来到医院，磨磨蹭蹭地到了受伤司机的病房，李文蕾发现杀手拖地没用消毒水时，病房内的枪声已经响了，但杀手却被摁倒在地，原来专案组早有埋伏。

公安局连夜提审杀手黄宇今，黄宇今自称是为了劫财，和保密局无关，但在对答中总让人感觉难以自圆其说。医院传来消息，另一个重伤的病号已经死亡，而黄宇今已经交代清楚他杀人劫财的目的，案子只能移交司法机关进行审理。

但是张汉超认为明显不符合逻辑，黄宇今并不缺钱，重伤病号曾经醒来时也是吞吞吐吐，他们一定在隐瞒着什么。他打算找周局长申请延期，就在此时，把自己的身份伪装成糖果商人的国民党特务已经化名为袁山从上海进关。周副局长对张汉超继续彻查此案的要求未置可否，但在最后还是决定自己一个人先回北京，将专案组四人留在了上海。

四人初步商议，把目标锁定在了春华越剧团，而团长谢音梦(于童 饰)就成了他们的第一个调查目标。张汉超带着杨诚(李乃文 饰)和李文蕾来到剧团，看到要求苛刻的谢音梦在排练曲目，知道这人不好打交道。果然话没说上几句，杨诚就和谢音梦争执起来。

谢音梦自称自己只有五分钟的时间，杨诚和她又理论起来，张汉超把火爆脾气的杨诚拉到了一边儿，而谢音梦却说自己犯了病，需要休息，三人只好待在了换衣间。李文蕾借机去找谢音梦，用穿衣打扮的话题勾起了谢音梦的兴趣，两人相聊甚欢。

谢音梦拿出了两张戏票送给李文蕾，李文蕾眼见她的气已消，和张汉超再次询问起被杀手杀死的两名职员的情况，但谢音梦没提供出什么有用的线索，临了前她才忽然想起，这两人生前应该是比较相熟的，而且是同乡，但这和徐国昌死前在医院说两人不认识完全对不上，张汉超决定抓住这一点深入调查。

特务袁山专程到越剧团听戏，怀着通过他们接近上海市长的目的来给谢音梦(于童 饰)捧场。晚上七点，袁山坐在车里等待两个潜伏特务，对上接头暗号以后，和两人一起来到他住的豪华别墅内，袁山冷淡的态度引起了两个特务的不满，但袁山是他们的顶头上司，他们敢怒不敢言，只能按照袁山的吩咐去订做一枚胸针。

越剧团两名死者沈明和徐国昌的来历上海市公安局已经调查清楚，张汉超(张晞临 饰)找到徐国昌的老婆，但是一问三不知，张汉超只得到了一张两名死者和一个陌生男子十年前的老照片。张汉超带着照片去问越剧团的谢音梦，但谢音梦也不认识这第三个人。

此时的袁山已经开始了自己的行动，他送给谢音梦一件高档的胸针并邀她共进晚餐，而谢音梦又拽着李文蕾(胡丹丹 饰)给她壮胆，张汉超也同意了谢音梦的要求。晚上谢音梦和李文蕾二人来到西餐厅，袁山的彬彬有礼和出手阔绰很得谢音梦的欢心，袁山自称钟爱越剧事业，希望为上海的文化发展贡献力量，二人相聊甚欢。

吃完了饭，袁山又提出送二人回家，李文蕾和谢音梦在他的车上等待期间，在箱子里发现了大量有关谢音梦的剪报和一些糖果，而此时的袁山正在偷偷与餐厅的阿六完成了接头。袁山出了餐厅的门，李文蕾和谢音梦赶紧掩饰二人偷翻他的箱子，总算把事情圆了过去。

李文蕾回到招待所，当着张汉超三人的面儿夸赞袁山的浪漫和懂情调，说谢音梦早就对他对心了。第二天，老照片已经分析出了拍摄地点，时间和地点相对，正巧可以查出那是军统的特务培训班，张汉超和王黎生(叶静 饰)再赴徐国昌家里，徐国昌的老婆没有隐瞒，她告诉二人，照片上的第三个人姓祝，解放前就一直威胁徐国昌给国民党卖命。

公安局动用了全部力量也没有查到照片上姓祝的到底是谁，专案组决定再次提审已经移交司法机关的黄宇今。此时，袁山再次邀请谢音梦看电影，借机从她的嘴中套出话来，得知市长要在星期三举办文化界的会议，回到家中，袁山招来两个特务，秘密筹划下毒。

到了星期三，特务老蔡利用送大米的时机，通过搜身检查进入了永林饭店。袁山主动要求送谢音梦去饭店，借机把氰化物藏进了她的手包。送大米进入永林饭店的特务老蔡装作不小心撞到了谢音梦，取来了手包里的毒药。专案组开始提审黄宇今，黄宇今交代了毛人凤(张光北 饰)命令自己杀掉二人的事实，但他其余的什么也不知道。

张汉超觉得这和国民党刺杀市长的活动有关，连忙赶赴永林饭店，而这时，特务老蔡已经在厨房找到了下毒的机会。

永林饭店内，市长正在饭桌上和文化界的代表倡谈上海文化的发展，此时服务员将熬制的中药端了上来，市长正要喝药，却被公安局来的同志打断了，张汉超(张晞临 饰)赶到饭店要求重新做安全检查，市长同意了张汉超的要求，再回到座位时摔碎了喝药的瓷勺，瓷勺割伤了服务员，服务员回到厨房时，头一晕栽倒在地。

而这一幕就完全发生在张汉超的眼皮底下。王黎生(叶静 饰)经过悉心检查，发现服务员系氰化物中毒，张汉超立即赶到餐厅，阻止了市长喝下那碗毒药，市长对于敌特的嚣张大为震怒，要求公安局全力破案。包括特务老蔡在内，饭店里所有的可疑人员都被带走，专案组封锁了厨房，严查之下在垃圾桶内发现了特务丢弃的半瓶氰化物。

毒药瓶上没有指纹，现在的嫌疑人有两个，一个是真正下毒的特务蔡正兴(闫魏 饰)，另一个是酒店内熬药的实习厨师，专案组经过核实，粮油公司的特务蔡正兴反倒被放了出来。蔡正兴从拘留所出来以后和袁山接上了头，他对袁山对自己的数落大为不满。

专案组搜查了实习厨师的家然后对他进行了提审，实习厨师对公安的疑点对答如流，的确不象是装出来的。经过核实，饭店实习厨师的确没什么特别的嫌疑，李汉超经过慎密的分析，把注意的焦点集中在如何将药瓶带进饭店里，而能带进药瓶的只有不用搜身的宾客，专案组开始分别调查当天的嘉宾。

张汉超来到剧团，恰巧遇到了来送饭的袁山，袁山走后，他详细地向谢音梦(于童 饰)询问了星期三当天的情形，并且对她的随身手包产生了兴趣。谢音梦将自己知道的合盘托出，并且提到在饭店有个送米的撞到了自己，张汉超暗暗留心，出了剧团的门，张汉超又发现袁山并没有离开。

袁山从谢音梦的嘴里得知了张汉超问讯的内容，赶紧打电话通知了蔡正兴，果然杨诚(李乃文 饰)即刻去询问他送大米的细节，蔡正兴没有隐瞒自己撞到人的事儿，再次躲过了盘查。案情陷进了僵局，但王黎生却发现了氰化物的来源。袁山告诉蔡正兴二人，上面的经费已经批下来了，但需要经姓杜的女人中转，二人兴奋之余又拿不到钱，心生不满。

王黎生调查了丢失氰化钠的化工厂，将目标锁定在了杜婷婷(马珊珊 饰)身上，专案组此时已经知道杜婷婷的特务身份，却放长线钓大鱼，对她的杂货铺进行了二十四小时的监控，只等她和其它特务联络。

蔡正兴(闫魏 饰)再次去找袁山要经费，惹得袁山非常不快，蔡正兴也是气不打一处来，索性决定自己一个人去取经费。杜婷婷(马珊珊 饰)的杂货店外，张汉超(张晞临 饰)带着专案组四人正在监视，猛然看见曾经被怀疑过的蔡正兴进了杂货铺，知道其中必有蹊跷，让李文蕾(胡丹丹 饰)佯装成客人入内观察，如果发现问题就立刻发暗号。

李文蕾进去装作东挑西选，已暗暗洞悉两人是同伙。李文蕾并没有立即发暗号，而是乘着两人进了内屋偷听他们的谈话。蔡正兴也是小心翼翼，没和杜婷婷透露什么内情。李文蕾发出了抓捕的暗号，她和王黎生(叶静 饰)二人将杜婷婷抓住，而蔡正兴仗着熟悉地形，穿过后门跑到了街巷，但早被研究透了这里的张汉超和杨诚(李乃文 饰)堵住了去路，蔡正兴企图稳住二人自己冒险逃跑，却一不小心失手从楼顶摔下，当即丧命。

张汉超二人从他的口袋里发现了刚刚领到的一千美元经费。被抓捕的杜婷婷立即交待了自己犯下的事，承认氰化钠是她偷的，但她这里只是保密局的一个中转站。专案组查抄了蔡正兴的家，根据杜婷婷的交代和眼下发现的新线索，张汉超认为蔡正兴死前说的祝组长很可能就是袁山，但需要证据来证明这一切，张汉超和杨诚又找到了谢音梦(于童 饰)，但恰在这时，袁山也装作送饭来到了谢音梦的办公室。

张汉超乘着袁山送自己和杨诚出门，旁敲侧击地询问谢音梦的首饰在哪儿买的，袁山的回答有些迟疑和犹豫，张汉超没再追问。袁山回到剧团，见谢音梦已经对自己有所起疑，心知是张汉超他们说了什么，但没有表露出来，只是告辞回到了家里。

袁山琢磨白天的情形，越想起觉得不对，索性让特务故意打伤自己的胳膊，打算演一出苦肉计。张汉超联系了上海公安局的档案科，打算从袁山的经历仔细查起。而另一面，袁山失去了谢音梦的信任，他装作是为了谢音梦才伤的胳膊，谢音梦得知以后心里无比感动，二人谈起了更多的话题，袁山又领着谢音梦到了自己的别墅，花言巧语打消了谢音梦的疑虑。

通过阿六，袁山联络到一直潜伏的新兴报社简社长，简社长也开始了行动。公安局的办公室里，不论胸针还是有关袁山的来龙去脉，所有的线索都断掉了，专案组有些垂头丧气，张汉超索性主动请客，借此鼓舞一下众人的士气。

专案组四人无精打采地去外吃饭，杨诚(李乃文 饰)一句无心的话引起了张汉超(张晞临 饰)的注意，他决定制造一个鱼饵，用这个鱼饵引诱敌人上钩。张汉超准备让杜婷婷(马珊珊 饰)戴罪立功，重新开起杂货店，然后发布一个蔡正兴(闫魏 饰)已经死亡的讣告，引上海的特务来领这笔钱，然而这时的李文蕾(胡丹丹 饰)自告奋勇，主动要求假扮成杜婷婷的下线，以便抓捕特务，经过慎重考虑，张汉超同意了李文蕾的要求。

特务钱固仁(宋庆 饰)看到了报纸上杜婷婷发布的讣告，他打算去领一千美元的经费，但袁山拒绝了他的要求。钱固仁身上没钱，下面的特务也不好打发，于是决定私自冒险去取那笔钱，而这时的公安已经在杂货铺附近布下了天罗地网，专等着特务来钻。

钱固仁一个人来到了杂货铺，鬼鬼祟祟的样子引起了杂货店外张汉超几个人的注意，他们之前和李文蕾商定好了以挂牌子为暗号统一行动。钱固仁拿出手中的报纸要求领经费，李文蕾恰巧一个人在店内，她稳住了钱固仁，但许婷婷从外回来却全乱了阵脚，钱固仁用枪逼住了许婷婷，幸亏李文蕾临危不乱，重新取得了特务的信任。

店外的张汉超几人已经做好了准备，但迟迟未见李文蕾发暗号。为了放长线钓大鱼，李文蕾放走了特务，约好两天后让他再来。许婷婷经过这一番惊吓住了院，无法完成接下来的任务，张汉超将擅自做主的李文蕾狠狠地批了一通，告诉她一切行动取消，李文蕾也觉得委屈，但王黎生(叶静 饰)和杨诚告诉她这都是在担心她的安全。

李文蕾找到张汉超道歉，专案组决定两天后顺着钱固仁这条线摸到祝组长这条大鱼。袁山仍在向谢音梦(于童 饰)大献殷勤，给她买了最贵的旗袍，谢音梦高兴之余又透露出下个星期要和市长一起接待苏联文化代表团的消息，袁山回头向阿六要来了微型炸弹，企图借机行事。

钱固仁在西餐厅卫生间里得到了袁山的命令，让他去电影院接受任务，一直紧跟钱固仁的专案组几人也买好电影票跟了进去。电影院内，专案组发现坐在钱固仁身边的正是袁山，三人惊诧之余，却猜测不透这其中到底是巧合还是袁山真的就是祝组长。

袁山暗暗指示钱固仁，让他去舟山物资站弄一批雷管，又警告他千万不要去杂货铺。出了电影院，专案组继续跟踪钱固仁，但没发现再有什么异常。

跟踪钱固仁(宋庆 饰)没有得到什么收获，专案组陷入两难进地，李文蕾(胡丹丹 饰)再次提出利用杂货铺的提议，这一次张汉超(张晞临 饰)同意了。钱固仁狡诈多疑，他回到家后左右仔细琢磨杂货铺，还是发现了不少的疑点，因此在取钱的当天，他又叫上了两个特务，各自带了家伙来到杂货铺，让在对面观察的专案组人员为李文蕾捏了一把汗。

待在杂货铺的李文蕾见钱固仁来了，爽快地拿出了五百美金。钱固仁收起了钱，但对李文蕾的怀疑并未打消，他又涎着脸要送李文蕾回家，借机试探。李文蕾见推辞不掉，索性和钱固仁一起往许婷婷的住处走去，两名特务跟在身后，专案组又跟在特务后面，李文蕾拿了钥匙开门，钱固仁却不肯离开，说自己胃疼，要去讨一杯热水喝，李文蕾无法只得带着钱固仁进了门，但钱固仁却贼心不死，四处查看想借机找到疑点。

李文蕾用话稳住钱固仁，通过取得他的信任借机套取关于祝组长的更多情报。正当钱固仁要吐露更多秘密的时候，居委会的干部怀疑李文蕾的身份，来许婷婷家里查实，李文蕾焦急万分之际，张汉超和王黎生(叶静 饰)岔开了居委会干部的话，并且暗示自己是公安的人，居委会干部这才如梦方醒。

李文蕾彻底取得了钱固仁的信任，但对于和祝组长见面的要求却没有答应，不过还是透露了祝组长酒精过敏的内情。钱固仁让李文蕾帮他弄一批微型雷管，李文蕾说想弄到雷管就得让她见一见祝组长，钱固仁为难地答应可以试试。

专案组碰头，李文蕾把得到的线索告知了张汉超，张汉超认为先从酒精过敏着手，试探一下存在嫌疑的谢音梦(于童 饰)。张汉超买了酒心巧克力送给谢音梦，谎称是李文蕾送的，并劝她吃下一颗。袁山此时也来了剧团，谢音梦也让袁山吃了巧克力，巧合的是，谢音梦产生了过敏反应，引起了张汉超的怀疑。

袁山去买药，而张汉超不知道的是，袁山也出现了过敏。关于李文蕾要求见面的消息传递给了袁山，袁山未置可否，李文蕾再次见到钱固仁时催促尽快与祝组长见面，钱固仁没办法，只好答应带着李文蕾去见袁山。李文蕾迅速将情况通知给了张汉超，随后跟着钱固仁等在了西餐厅外。

钱固仁自己进了餐厅，杨诚(李乃文 饰)和王黎生也装作点菜坐到了他的临桌。就在此时，袁山和谢音梦来到西餐厅外，恰巧碰到了李文蕾，袁山对李文蕾的身份表示了怀疑，在他的一再追问下，谢音梦承认了李文蕾公安的身份。

公安身份的李文蕾(胡丹丹 饰)出现在西餐厅外引起了袁山的高度警觉，他临时决定不与钱固仁(宋庆 饰)接头，而是带着谢音梦(于童 饰)去了另外的餐厅，钱固仁在厕所给袁山留下口信，也离开了西餐厅。张汉超(张晞临 饰)现在对谢音梦和袁山同时有了怀疑，但没有任何证据可以抓捕二人。

袁山将自己可能被公安盯梢的消息告知了阿六，让他也有所防范。张汉超和杨诚(李乃文 饰)分析了钱固仁的行踪，认为特务之间一定有隐密的沟通方式，杨诚注意到每次钱固仁都要去厕所。第二天，张汉超三人盯紧了钱固仁，跟着他又去了西餐厅，等到钱固仁进厕所之前，杨诚装作要吐先占了厕所，在里面一番搜查后，找到了特务在马桶盖上留下的字条，但他只是拍了照，并没有惊动钱固仁。

专案组决定利用这条线索，模仿笔迹放出假消息，钓出这个神秘的祝组长。袁山专程去了金山饭店勘查详情，他伪装成服务员偷来暖水瓶量了尺寸，设计好如何安放微型炸弹。这时的钱固仁已经上当了，他急急忙忙地去往袁山家里，张汉超紧紧盯住了他。

袁山到了西餐厅后，阿六告诉他钱固仁已经往他家里走了，袁山意识到了大事不好。袁山摘了车牌，全速往家里开去，钱固仁已经到了袁山家的附近，张汉超等人远远跟在后面等待顺藤摸瓜。正在这时，袁山的车猛地撞飞了钱固仁，等张汉超几个赶到，钱固仁已经死了。

线索断掉，但张汉超等人一致认为，钱固仁死亡地点和袁山家相距很近，袁山的嫌疑最大。袁山把车开到郊外的修车铺补好了痕迹，回到家中，仍然疑神疑鬼。袁山回想起这几天的情形，意识到公安已经了解到部分内情，而且钱固仁早已暴露。

而他不知道的是，张汉超已经潜入过他的家中，翻看中得到了他和特务蔡正兴(闫魏 饰)联络过的证据，只是现有证据严重不足，张汉超正等待袁山主动打电话联系李文蕾。犹豫不决的袁山还是给李文蕾打了电话，要求她弄到一批微型雷管，但李文蕾坚持要和他见面，袁山考虑再三，让李文蕾带上一张唱片作为接头暗号，约好一个小时后在国泰电影院见面。

电话被公安局全部录音，但无法分辨那个声音是谁。此时，袁山和李文蕾已经分别做好了见面的准备。

李文蕾(胡丹丹 饰)匆忙赶到音像店去买指定的唱片，没成想遇到了一个小偷，抓住小偷的李文蕾慌乱间拿错了唱片。国泰电影院门口，专案组早已守侯在暗处，而袁山将唱片夹在杂志中坐在外厅等候。李文蕾来了，手拿唱片的她等在门口，没想到袁山远远看到了她，袁山心知不对，把唱片扔在了凳子上一个人出了门，却被李文蕾喊住。

李文蕾并不知道自己公安的身份已经暴露，假意和袁山寒喧几句，袁山见她手拿唱片提出想要看看，李文蕾拿出唱片的同时自己也楞了，袁山因为李文蕾错拿了唱片也分析不清到底是怎么回事。还有一天市长就要在金山饭店举办见面会，袁山打算放弃行动，但上级却强令他加快进度，否则就要换人。

袁山从谢音梦(于童 饰)那里得知，进入这次见面会需要特别通行证，并且打听到谢音梦给放在保险柜内，暗暗地留了心。上级不断催促完成任务，袁山别无他法，只能再次联系李文蕾让她搞来雷管，两人再次约好在金山饭店见面。为了得到通行证，袁山故意来到谢音梦家，利用做饭的机会给谢音梦下了药。

乘着谢音梦睡熟，袁山来到了剧团，用偷来的钥匙打开了房门和保险柜，从保险柜里拿出了通行证，利用微型照相机仔细拍了好几遍，但就在这时，剧团的助理因为忘了东西重新返回了剧团，她发现团长办公室的门没锁，推门走了进去，等看到打开的保险柜，意识到有人进来时已经晚了，袁山从背后杀死了她。

袁山将人的尸体装在车后，开到了郊外抛尸荒野，又赶紧回到谢音梦的家里，叫醒了谢音梦，在时间上做出自己不在场的证据。按照胶卷上的样式，通行证被一个黑道的人仿制了出来，袁山非常满意，回头又杀死了这个仿造者，将痕迹消除得干干净净。

金山饭店的市长见面会迫在眉睫，专案组仍然没想清楚特务为什么需要水平仪，直到四人一起吃饭时，看到暖水瓶张汉超(张晞临 饰)才恍然大悟，特务是要把炸弹装在水瓶的底部。袁山向上级汇报了自己的行动计划，同时将通行证交给了阿六，让他安排好人手。

李文蕾已经准备好假的雷管准备引祝组长出现。第二天，谢音梦来到办公室，没有太在意自己的助理不见，拿了通行证和袁山赶往金山饭店。饭店门口，袁山想借机跟着谢音梦一起进去，却被守卫拦下。

另一个潜伏的国民党特务，报社的简社长见到袁山被拦，拿出自己的证件为他担保，袁山才得以进入饭店内。袁山找了个借口离开谢音梦(于童 饰)，独自进入了储物间，特务阿六利用假通行证也顺利进入了饭店，在储物间与袁山汇合，二人只等着微型雷管就可以组装成炸弹。

李文蕾(胡丹丹 饰)在前台得到一个混进来的特务的口信，让她去储物间交货，李文蕾没有意识到危险，独自向储物间走去。谢音梦遍寻袁山不见，来到饭店的走廊上正巧碰见了李汉超等人，无意间她说起了自己把李文蕾的身份透露给袁山的事，张汉超(张晞临 饰)猛然反应过来，情况危急下直接奔储物间而去。

储物间内，阿六和袁山从门缝中看到了李文蕾，袁山这才意识到是一个陷阱，但他没有选择拼命，而是让阿六当替罪羊，威胁阿六承认自己是祝组长，然后佯作被阿六绑架，李文蕾进入储物间见到两人情形的同时，也被阿六用枪逼住。

袁山装作与阿六拼命，并被他打伤，李文蕾将阿六摁倒在地，埋伏在门外的杨诚(李乃文 饰)等人进来一看，又听到李文蕾说是袁山救了她，都是反应不及。金山饭店内公安局出动人手，将一干特务全部抓捕归案，袁山则被送上了救护车。审讯室内，阿六对自己就是祝组长供认不讳，并且编造了一大套天衣无缝的谎话让专案组相信他就是祝组长。

专案组几经提审，阿六坚执称自己是祝组长，有关祝组长其它的传闻都是他放出的烟幕，而且他从开始就准备嫁祸与袁山。专案组在阿六的工作单位和家里搜查，查获了枪支和电台、密码本，同时，上海公安系统也在深查阿六的背景中发现，阿六是一个老牌军统特务，毛人凤(张光北 饰)让他来负责整个刺杀计划是存在很大可能的。

公安局向外界宣布这宗国民党特务刺杀案已经告破，而袁山转眼成了勇斗敌特的英雄。专案组去医院看望了袁山，谢音梦也高兴地以为解除了误会，邀请专案组来看他们剧团的表演。专案组就要返回北京了，但几个人都有些兴奋不起来，隐约觉得这次的案件缺少了什么。

简社长以看望的名义来医院找到袁山，告诉他上面交代要在下星期的代表大会上制造一起惊天大案。一个赶车送粮食的在野外发现了越剧团助理的尸体，连忙报警，公安详细勘查了抛尸现场。而在此同时，等待回京的专案组终于得空休息一天，王黎生(叶静 饰)和杨诚各自要去上海逛逛，李文蕾拿出了几张谢音梦的戏票，专案组四人到底还是统一行动，去越剧团观看了梁祝。

专案组四个人一起去了春华越剧团看戏，谢音梦(于童 饰)的扮相和唱腔都十分出色，演出结束后，李文蕾(胡丹丹 饰)去了后台表示祝贺，恰遇到袁山为谢音梦组织了一个极其浪漫的求婚仪式，让李文蕾也觉得深受感触，李文蕾与谢音梦告别，告诉她自己即将启程回北京，二人有些依依惜别。

四人回到招待所，公安部给王黎生(叶静 饰)的调令同时也到了，王黎生犹豫之间又接到了周副局长的电话，让他自行考虑清楚，王黎生心里对离开专案组很难过，但张汉超(张晞临 饰)鼓励他自己做出选择。市里决定将联欢会的举办主场放在春华越剧团，市长也要亲自到场。

而在此同时，被袁山杀害的春华越剧团助理在分局做了尸检，同时决定将此案件上报市公安局。谢音梦接到了联欢会的通知兴奋不已，袁山也在一旁暗暗谋划如何做出一场大案。公安局的人忽然找到了谢音梦，向她通报助理被谋杀的事情，谢音梦连忙赶到公安局，在门口恰巧遇到了正在离开上海的张汉超，张汉超旁听了谢音梦的口供，直觉这里面有大问题，他让专案组把订好的票都退了，等待下一步行动。

而拿到助理遗物的谢音梦痛心不已，一边逐件清理一边垂泪。心神不宁的袁山，忽然间发觉自己杀人时穿的那件衣服有一只扣子不见了，他心知大事不妙，急忙潜入谢音梦家里翻看那些遗物，却被谢音梦发现了，幸亏袁山掩饰得及时。

袁山和谢音梦正在吃饭，张汉超带着李文蕾来看望她，张汉超在翻那些遗物时倒没有什么发现，但谢音梦却猛地发现了角落里那只扣子，而这只扣子恰巧是她送给袁山那件西装上的。意识到袁山可能是杀人凶手，谢音梦一时无措，然而无论她怎么掩饰也逃不过张汉超还有袁山的眼睛，张汉超离开以后，谢音梦试探袁山，袁山不断地遮掩同时也认识到谢音梦发现了什么，袁山离开后，谢音梦把案发当天有关袁山的细节回想了一遍，发现很多的疑点都曾被她忽略。

半夜里，谢音梦跑到公安招待所找到了专案组。谢音梦把那只扣子交给专案组，并且把自己发现的疑点全都告诉给了专案组，回家的途中，谢音梦心绪难平，她仍弄不清袁山为什么要杀掉剧团助理。专案组进行了缜密的分析，发现杀人地点正是剧团的办公室，而助里死时手中握着的扣子肯定是凶手的，此时的袁山已经开始败露了。

第二天，谢音梦(于童 饰)带着张汉超(张晞临 饰)检查了袁山的那件衣服，但衣服上的扣子却是完好的，两相对比却发现扣子全部都更换了，张汉超又找到原来的裁缝对证，发现袁山是在他这里更换的。谢音梦故意将那枚扣子扔掉，发现袁山偷偷藏了起来，袁山谋杀助理的嫌疑大增，张汉超将他带到公安局，但审讯过程中袁山对答如流，企图隐藏所有的破绽。

袁山还将杀人的罪证往阿六身上推，但处处都没有发现袁山的指纹，公安局只好放了袁山。袁山转而去和简社长接头，二人决定在联欢会上制造一起爆炸案。联欢会当天，袁山取得了微型炸弹，手捧鲜花来到谢音梦的办公室，但谢音梦已经明确知道他是杀人凶手，只不过隐藏了罪证，大声地喝斥让他离开。

袁山将炸弹早藏在了花篮中，装作伤心的样子离开了办公室。与此同时，公安局正在加大对阿六的审讯力度，在剧团助理和做假证的两条人命案面前，阿六抵不住了，他交待了全部事实，袁山就是祝组长。联欢会正在进行当中，专案组紧急赶赴现场，张汉超看到谢音梦拿着花篮要献给市长，猛地意识到花篮有问题。

张汉超扑向楼梯拐角的袁山，一脚踢飞了他手中的遥控器，与此同时，王黎生(叶静 饰)抢过花篮往剧院外跑，袁山抢着按下遥控器，杨诚(李乃文 饰)在扔炸弹的同时炸弹炸响。张汉超在和袁山搏斗中，袁山狡猾地逃离，来到大街上的他不甘心如此服输，埋伏在街角准备行刺市长时，被张汉超击毙。

此时的谢音梦回忆起自己与袁山的交往，心情无比复杂。乘着市长被刺杀，一批特务此刻暴露出来准备夺回上海，市长的广播讲话安定了民心，同时包括简社长在内的大批保密局特务被逮捕，上海恢复了秩序。杨诚在行动中受了重伤，虽然没有生命危险，却一直醒不过来，专案组几个人都去医院陪着他说话，想要刺激杨诚苏醒。

在专案组众人的轮番轰炸下，杨诚终于苏醒，李文蕾(胡丹丹 饰)和王黎生喜极而泣。专案组成员返回北京，王黎生找到周副局长，他诚恳地表示希望留在专案组，得到了周副局长的理解，王黎生终于如愿。但破获了上海大案的专案组，接下来却要面对北京敌特组织的更多阴谋行动。

解放初期的北京，特务活动猖獗。某国民党特务为了得到发车时间，用堵烟道的办法使被害人余华一氧化碳中毒身亡，他将得到的发车时间交给上级，并且推测这就是毛泽东北上苏联的发车时间，保密局特务想做下一桩惊天大案。

王黎生(叶静 饰)和杨诚(李乃文 饰)到了案发现场，两人为被害人余华做了尸检。尸检需要等待结果，王黎生爬到余华家的房顶打算查看烟道，叮嘱杨诚扶着梯子。杀人的特务远远地在早餐摊上看着他们查案，引起了杨诚的怀疑，但没追到特务反倒把王黎生一个人扔在了屋顶上。

杨诚回去的途中遇到了张汉超(张晞临 饰)，两人探讨了案情。回到局里，王黎生气不打一处来，下午的全局大会考勤，给杨诚计了一个缺席。北京站的特务加紧了活动，杀害余华的特务李参谋和保密局行动队长见面，两人的举动引起了街道大妈的警觉。

公安部情报科屡次截获敌特的电报，开头都用了代号049，周副局长再次让张汉超负责此案，张汉超和杨诚来到余华被杀的现场，而王黎生已经把化验结果告诉了张汉超，张汉超准确地判断出了特务的行动手段。张汉超和杨诚在早餐摊上打听出王贵在余华死亡当天捡了一件棕色的外套，二人顺藤摸瓜找到了王贵，但王贵死活不承认自己捡了衣服，二人无法，只得分头调查。

特务李参谋和其上司颇有爱慕，上司也利用美人计控制李参谋，李参谋得知公安局在调查余华死前接触过什么人，打算主动自首，以扰乱公安的侦察方向。经过走访调查，杨诚和张汉超分别有了收获，王贵被排除了杀人嫌疑，但恐怕还是窝藏了那件和杀人有关的外套；李参谋李荣(宋雷涛 饰)被发现与死者余华有过接触，渐渐进入了公安的视野。

但就在此时，掩护身份是水利部工作人员的李荣主动报案，称有人想借用他谋害水利部长，张汉超及时上报以后，被指派保护傅部长，而李荣说话显然前言不搭后语，也被留在了公安局。北京站的特务得知李荣按计划去报案，也做好了准备。

张汉超从水利部回来，立刻投入了调查，但他和杨诚、李荣三人再次赶往招待所时，李荣被埋伏的特务用狙击枪故意打伤，杨诚保护李荣，张汉超一个人去追特务，但在大街上跟丢了。

李荣(宋雷涛 饰)装做受了惊吓回家。杨诚(李乃文 饰)和张汉超(张晞临 饰)碰了面，两人商量以后张汉超决定去李荣家里找他再了解情况，而先行一步的李荣刚刚进门就碰到了行动队长，矛盾重重的二人一言不合厮打起来。张汉超前后脚到了李荣家，但被街道大妈拦住了盘问，屋内的两个特务这才罢了手，行动队长藏进了衣柜。

张汉超进了李荣家，发现四处狼籍，他怀疑有特务潜入进来，叮嘱李荣在外面等着，特务很可能还没走。张汉超仔细看了屋子里的衣柜和壁橱，没发现有什么异常，随后叮嘱李荣要多加小心，公安局也会多派人手加强巡逻，离开了李荣的家。

藏在衣柜内暗室的特务这才从里面出来，等张汉超走远以后离开。部里有重大任务即将公布，是国家领导人出访的安保任务，张汉超将专案组几个凑到一块，让他们先分析手头的案子。众人各持立场，但余华被杀和神密电报被发现几乎是同一天，案子渐渐并到了一起，张汉超决定先从李荣院里的大妈入手，看看能不能有所发现。

张汉超带着模拟画像的同事找到大妈，让她将这些天出入陌生人的特征一一说出来，经过画像辨认，发现收垃圾的王贵和当天行凶的狙击枪杀手也就是行动队长可能都在附近出现过。张汉超和杨诚又把画像拿去给李荣辨认，李荣装模作样地看了半天，只说自己见过王贵好多次，此时王贵的嫌疑越来越大。

行动队长的画像被公安局四处张贴，李荣和他会面后，告诉他一定想办法送他出城，随后找了一辆拉货的车将行动队长塞到货厢，逃过沿路的检查，离开了北京城。行动队长刚刚长出了一口气，却被开车的特务一枪毙命抛尸荒野，这也都是李荣提前安排的。

李荣又在王贵家附近贴出了一张寻找棕色大衣的告示，悬赏二百元，这么多钱让王贵动了心，李荣远远看到王贵回家又揭下了告示。回到家的王贵，以为自己要发一笔小财，索性大手大脚地买了一堆吃的，这一切又落入了暗中跟踪的杨诚眼中。

杨诚更加觉得王贵可疑，而这时的王贵正偷偷地去取他藏起来的衣服，被公安局的人逮了个正着。杨诚将王贵带回公安局，但王贵只是捡来了衣服，根本不是凶手，杨诚也是审得一筹莫展。张汉超和李文蕾(胡丹丹 饰)在电信搜索车上发现了神秘的电报来自于东城，但范围上仅能确定到这里。

审讯王贵毫无结果，而身在信号采集车上的张汉超(张晞临 饰)发现了李荣(宋雷涛 饰)探头探脑的出现在附近，他下车跟踪时，李荣又有意无意地甩开了他。李荣此来是和季详接头的，让他去天津领一笔经费，而季详正是负责电报的特务，同时也是李荣爱慕的上司的弟弟。

回到公安局，王黎生(叶静 饰)在百货商店调查时有了重大发现，棕色大衣的购买者正是李荣。李荣知道自己就要暴露，给组长季爱玲(杨凯迪 饰)打了电话，两人约好在双城见面。李荣正在家里收拾东西，冷不防张汉超来找他了解情况，李荣掩饰说棕色大衣是自己送给死者余华的，张汉超虽然怀疑，但也没有足够的证据。

等张汉超到了楼下以后，猛地反应过来李荣的房间不对劲儿，房间里一定有夹层，回头找李荣已经不见，张汉超追了出去，在大街上将李荣摁倒逮捕。李荣拒不交待，专案组猜测不出他从报假案开始的真实动机是什么，就在这时，余华真正的身份得到认证，他是为主席出访苏联采购蜜桔的，张汉超猛然意识到特务的所作所为是为了掩盖一个惊天的阴谋。

张汉超和杨诚(李乃文 饰)到李荣家里搜查，得到了一个电话号码，他们决定从这里想办法打开缺口。在信号采集车的搜索下，季详已经被确定目标，但公安局暂时没有惊动他。李荣仍然拒不交待，不承认他和季爱玲有什么联系，从他口中得不到任何线索。

经过反向破获，李文蕾(胡丹丹 饰)已经能够破译敌特的密电码，从中得知敌特正准备在哈尔滨大肆活动，真正的049也已经到了双城，专案组四人紧急赶赴东北。哈尔滨公安局先前逮捕了一个保密局特务，知道了国民党空投的地点，张汉超等人蹲守在空投地点并且发了信号，两名特务刚刚跳下飞机到了地面就被逮个正着，张汉超打算自己扮成特务打入内部，破获这起重大案件。

审讯中专案组得知了接头地点和暗号，也得知这次国民党袭击铁路刺杀毛泽东的计划是要利用双城当地隐藏很深的土匪头子马三(刘雯刚 饰)。哈尔滨公安局为专案组提供了一个联系人叫董琦(黄俊鹏 饰)，但无法辨认董琦的真实身份。这时的季爱玲已经待在马三的住处，但两个应该来的特务没来，还是引起了马三的不满。

专案组四人开车奔赴双城，中途却遇到了一辆陷进泥里的大车挡住了去路。

专案组从哈尔滨到双城的路上遇到堵车，杨诚(李乃文 饰)眼见有人不管气愤不过，但张汉超(张晞临 饰)最终了解到是司机以前曾经拒绝载人，领头儿的最后也算明白事理，帮着把车推开，终于让出了路。专案组到了双城，杨诚和张汉超在指定地点等待保密局特务，但是因为早就耽误了接头时间，迟迟未见有人来。

专案组四人碰了面，张汉超鉴于一直没等来特务，决定去找董琦(黄俊鹏 饰)试试，王黎生(叶静 饰)打听到董琦现在正在马三(刘雯刚 饰)手底下谋事，并且知道了他们家的地址。另一边，保密局特务没有接到台湾来的专员，导致季爱玲(杨凯迪 饰)在马三面前很难交待，马三气冲冲地带着人离开。

张汉超和李文蕾(胡丹丹 饰)来到董琦家，董琦的父亲一听来找儿子，差点儿把他们撵了出去。董琦的母亲悄悄告诉二人，董琦不常在家，倒是经常在火车站附近露面。专案组四人也没有董琦的体貌特征，只能两两一组满大街撒开了去找。保密局的特务受了马三的气，但季爱玲告诉他们一定要隐忍，只要马三到时候一行动，就成了公安的靶子，他们才能在大计上得手。

保密局的特务出外买东西，气不顺又想仗势欺人，恰在这时，却被一个人拦住。拦住特务的正是董琦，他将特务一顿胖揍，又追着不肯撒手。正在满大街找人的杨诚注意到有人被追打，再细看时却是来时不肯帮忙推车的那个人，不由怒从火起，拦住董琦厮打起来，二人激战正酣，张汉超几个适时赶来，这才知道此人就是董琦。

张汉超为了证实董琦的身份，问了他几个问题，董琦对答如流，原来在老领导吕方被杀以后，董琦一直潜伏在匪首马三身边，伺机将他们一网打尽。张汉超说了关于当前的困境，董琦让他们明天等在接头饭店外面，他来想办法，然后告诉张汉超，马三兵强马壮，他等这一天好久了。

董琦是否可以取信仍然成疑，专案组四人一起分析了董琦，李文蕾倒觉得他挺可信。第二天，张汉超和杨诚依约等在饭店门口，董琦果然以他们可疑的名义，把二人绑起来去见马三。董琦手下的人立即汇报了马三，马三认为这二人就是台湾派来的专员，但弄清身份之前，季爱玲还是提出了回避一下。

董琦带着二人赶往马三的山寨，没成想昨天他揍过的特务在行动队长的撑腰下来找董琦寻仇，当场打了他一顿，董琦只好挨着，张汉超二人也只能坐在车里静等。

董琦(黄俊鹏 饰)挨了一顿揍，杨诚(李乃文 饰)有点儿看不下去了，他主动下了车，保密局行动队长黑子问他是什么人，董琦说他们是马三(刘雯刚 饰)爷的客人，黑子让手下人去翻二人的皮箱，果然发现了委任状，但黑哥却怀疑他们两个不是真的专员，正在僵持之际，马三派来的老四截走了张汉超(张晞临 饰)二人。

季爱玲(杨凯迪 饰)得知此事颇为恼怒，训斥了黑子。黑子挨了季爱玲的骂，心里不服，他一直怀疑张汉超和杨诚的身份，决定自己查出他们的底细。哈尔滨监狱内，两个跳伞特务中的一个利用暗藏的药物装病，乘机打死守卫，换上军装逃出了监牢。

马三对张汉超带来的委任状的真伪仍然心存疑虑，但一箱子美金摆在自己面前，也不由他不动心，马三正在犹豫之际，黑子亲自跑来找他。黑子提醒马三，两个专员有可能是公安卧底，并且说给自己一天时间他保证能查清楚。当晚，董琦回到双城，将山寨内的情况告知了李文蕾(胡丹丹 饰)和王黎生(叶静 饰)，李文蕾觉得不对劲，一问之下才知道关押的特务逃跑了，连忙委托董琦将这个消息赶紧通知张汉超。

逃跑的特务在饭店门口巧遇了黑子手下的人，将他带回去见了黑子，而这时，张汉超和杨诚被软禁在山寨，董琦只好借着送酒的机会来和他们见面。得知情况的复杂，张汉超让董琦传话给李文蕾和王黎生，李文蕾故意向马三等人暴露自己公安的身份。

第二天，李文蕾带着一群战士前来交涉，拿出张汉超的画像问马三是不是窝藏了国民党特务，马三连忙否认，李文蕾又故意领人到处搜查一番才假装悻悻离去。而此时，张汉超已经谋划好了下一步，他让董琦继续向李文蕾部署行动计划。

在黑子那里的真正特派员陷入两难境地，他也无法向马三证明自己的身份。黑子和特派员来到张汉超两人在双城的住处，李文蕾和王黎生化妆成旅馆的接待员，黑子二人在房间内什么也没有搜到，李文蕾却故意提出让他们结房费，把张汉超留在仓库的信封交给他们，二人一听大喜。

下午黑子和特派员如约而至，李文蕾将几份证件交给了特派员，但这一切全落在被设好圈套的马三眼里，他立即认出了女接待员是来过山寨的公安。马三不明所以，返回了山寨。而黑子和特派员自以为得到了张汉超和杨诚真实身份的证件，正沾沾自喜。

二人到了山寨，黑子把证件交给马三，马三未置可否，黑子将车上的特派员喊了下来，站在了马三的面前。

马三(刘雯刚 饰)眼见特派员信心十足地站在自己面前，一下子就认出了他就是与李文蕾(胡丹丹 饰)接头的人，他压根儿不理会黑子和特派员的解释，将特派员踹倒在地，随手补上两枪，黑子想要阻拦时，也被马三当场打死，取得了马三信任的张汉超(张晞临 饰)二人随即看到了马三的全部计划和部署图。

公安局全体出动，除了季爱玲(杨凯迪 饰)张皇逃跑，其余国民党特务和马三手下的行动队尽数落网。马三拒不交待，敌特后面将有什么行动专案组一无所知，只知道季爱玲去了大兴安岭地区，张汉超决定跟到大兴安岭，专案组四人加上主动请缨的董琦(黄俊鹏 饰)，做上了赶往塔河镇的火车。

而这里的季爱玲，刚刚下了火车，就被当地两个想讹钱的无赖给纠缠上了。季爱玲小施美人计就脱了身，转身来到塔河客栈，找到了久等的胡子(李晓枫 饰)，胡子几年前就和季爱玲关系暧昧，这次是季爱玲行动的替补计划，他告诉季爱玲，炸药已经全部准备完毕，埋藏地点也已经选好，只等专列路过就可以行动。

专案组脚前脚后也到了塔河，正好遇到大雪封路，对外通讯也中断了。专案组找到当地派出所，派出所的人员恰巧去林区出警。张汉超几个一核计，干脆由张汉超和李文蕾扮作夫妻，自称皮货商人，先行在塔河镇打探一番。季爱玲在客栈等待接头，又遇到了纠缠她的那个无赖，此人名叫熊大兴，又让季爱玲几句话给打发了，熊大兴被泼了冷水，在客栈外遇见了专案组一行五人。

专案组也入住了塔河客栈，李文蕾想单独安排一个房间，但经验丰富的张汉超告诉李文蕾，做卧底的不能给他人留下这些明显的破绽，两人只能将就一下。季爱玲偷看到董琦，意识到这五人有可能是公安卧底，索性乘着自己没有暴露去探听一番虚实，她故意接近张汉超，装做不经意的样子问及他的来历和目的。

季爱玲做的这些都落入了无赖熊大兴眼里，他找到张汉超故意找茬，见张汉超不理他，遂起了要整治张汉超的坏心。另一边，季爱玲认识到公安找上门一定是为自己来的，自己还没有暴露，她决定由自己出面找个替罪羊吸引公安的注意，同时让胡子抓紧时间在预定地点埋炸药。

专案组只能在塔河镇长住下来寻找线索，没成想在大街上正碰到了寻衅滋事的熊大兴两个无赖，熊大兴在客栈门口上演了一出“碰瓷”的好戏，逼着张汉超(张晞临 饰)他们掏钱，张汉超明白自己身上的任务重，干脆花钱买个安宁，把杨诚(李乃文 饰)弄得忿忿不平。

回到客栈，张汉超向老板打听了季爱玲(杨凯迪 饰)的事情，又问了应该如何进山。炸专列的事情没有进展，专案组分析了这个地区铁道附近的地形，杨诚作为爆破专家，认为敌人很可能利用涵洞和桥梁下手。熊大兴还在琢磨怎么能从张汉超几个皮货商人手里捞点好处，他决定乘着晚上房间里没人去偷点钱财，熊大兴借着酒劲进到专案组的房间，找来找去没发现什么，冷不丁地却看见张汉超等人不知什么时候坐在了桌子旁。

熊大兴吓得要死，自以为遇到了黑道上的土匪。正好张汉超人生地不熟，想借着这个熊大兴打听点情况，当下也不戳破自己的身份，让熊大兴把这几天入住塔河的外地客人查一查，又叫他找人绘制一张地形图，熊大兴倒也有几分熟络当地的本事，当天就拿来了地图，并且说八号房住了一个叫吕克明的客人。

张汉超又乘着老板出去，查清了季爱玲入住的时间。乘着吃饭的当口，张汉超故意碰翻了吕克明的箱子，但没能发现到里面有什么。张汉超又去了一趟派出所，独自查阅了一批档案，对吕克明却一无所获。熊大兴虽然受到了张汉超不能向外乱说的警告，但还是把专案组在查哈尔滨来人的消息透露给了季爱玲，季爱玲立即警觉起来，特地请了熊大兴喝酒吃饭，借机刺探张汉超几人的底细。

从熊大兴的嘴里季爱玲骗出了他找老猎人为张汉超画地图的全部细节，季爱玲心知有事，但和胡子(李晓枫 饰)商量过后，觉得铁路线很长，张汉超他们不可能判断出他们要在哪儿动手脚。季爱玲得知张汉超几个还在查八号房客人吕克明后，让胡子去窥探了他房间内的秘密，决定将一切矛头指向吕克明，转嫁自己被怀疑的危机。

杨诚在塔河镇待得心烦，但电话线路一直不通。张汉超和几个人核计中猜测谁到底是国民党特务049，李文蕾(胡丹丹 饰)怀疑049就是吕克明。季爱玲有意装作接到了恐吓信，在屋里大呼小叫，张汉超赶去时，她说自己不小心看到了吕克明的箱子，然后又比划成电台的模样，这更加坚定了李文蕾关于吕克明是049的猜测。

季爱玲(杨凯迪 饰)眼见自己的阴谋要得逞，心里暗松一口气。而专案组果然也把目标集中在了吕克明身上，乘着吕克明出外办事，张汉超(张晞临 饰)从窗户爬进了他的房间，四处搜寻下刚刚发现炕洞里有问题，熊大兴此时却开门闯了进来，原来他觉得吕克明的箱子里一定装着值钱的东西。

两人一碰面，张汉超打开了箱子看到里面果然是部电台，但熊大兴偏说见者有份，张汉超只好用枪逼着撵走了熊大兴。眼前证据确凿，专案组立即秘密缉捕了吕克明，但打开箱子以后，吕克明却死活不承认那部电台是他的，他说自己是个走私药品的黑商，箱子里原来装的都是盘尼西林，而且也从没给人写过恐吓信。

专案组一头雾水，一面查访黑市的走私药品核实吕克明说的话，另一面张汉超又找到季爱玲，询问她是否记错了房间。季爱玲矢口否认，张汉超没有办法只能回了房间，现在他可以断定吕克明和季爱玲有一个人在撒谎。季爱玲心存谨慎，急忙又去找胡子(李晓枫 饰)，她知道早晚公安要找到自己身上，让胡子即刻行动，去隧道埋炸药。

熊大兴带着杨诚(李乃文 饰)和王黎生(叶静 饰)来到当地的黑市，果然打听到了有人在卖盘尼西林。杨诚上去讨价还价买了一瓶回来，但专案组无法分辨这药是不是吕克明的，现在仍然不能洗脱吕克明是049的嫌疑。专案组不提，熊大兴和二罗子却对这批药动了心思，他们去偷听卖药那三个人说话，得知他们是从姓吕的手中偷来的，又跟踪三人，却远远发现了正给三人布置任务的胡子。

专列即将出发，公安部联系不上专案组，周副局长心急如焚。胡子带着一队人开始偷偷摸摸地向铁路隧道进发，他先是伪装成猎户骗了洞口的守卫将二人杀害，随后将一百公斤炸药运进隧道内，领着一群特务在铁路沿线埋好，又将前来巡路的巡道工杀死埋掉，然而这一切却都落入了偷偷跟来的熊大兴眼中。

熊大兴一直以为胡子是在倒卖药品，得意地告诉二罗子自己做了记号，可以带人去挖。回头熊大兴又找到了张汉超，告诉他自己要卖三个秘密，是关于有人去铁路边隧道的，张汉超一听，知道事关重大，二人约好晚饭时交易，专案组众人开始内部筹钱。

胡子自以为天衣无缝，把炸药已经安好的消息告诉了季爱玲。

熊大兴贼心不死，觉得自己马上就要发财了，又去言语纠缠季爱玲(杨凯迪 饰)，季爱玲听他话里有话，将他骗进自己房间，熊大兴高兴不已地说自己发现有人在山上埋宝，又说自己要取宝然后带着季爱玲远走高飞，他哪里知道季爱玲早已动了杀心，在酒里下了毒。

季爱玲杀了熊大兴以后，找客栈老板要了麻袋，却恰巧碰到出门的张汉超(张晞临 饰)。张汉超来到约定的饭店，但直等到饭店打了烊也没看到熊大兴；另一面，二罗子召集了几个人打算去山上挖宝，但左等右等也没等来熊大兴，他确认是张汉超几个扣留了熊大兴，带人去找张汉超。

张汉超亮明身份，二罗子这才知道自己踩上了公安，把自己知道的一五一十说了出来，还在地图上指定了去隧道的路线。塔河镇的电话终于通了，周副局长告知张汉超，专列三天后就会出发，让他立即肃清当地的威胁。专案组目前只知道炸药的大概位置，五个人一同上山，赶赴隧道寻找炸药埋藏地点。

二罗子仍然在四处找熊大兴，他来问季爱玲见没见过，还说出了自己把隧道的事情透露给公安的详情，季爱玲得知这个消息，赶紧去找胡子(李晓枫 饰)，劝说胡子灭掉专案组。在季爱玲许下的利益面前，胡子咬牙同意了。专案组顶风冒雪进了山，依据地图赶往铁路隧道，而在此同时，胡子也带了一大帮特务和土匪埋伏在半路截击专案组。

专案组行至深山，胡子带人突然向他们开枪，神枪手杨诚(李乃文 饰)战斗经验丰富，与敌人对射中弹无虚发，将敌人击溃。杨诚关键时刻救了王黎生(叶静 饰)一命，自己失足落下了悬崖。张汉超三人也和特务展开枪战，胡子眼见大部分特务都被消灭，暗伏中袭击李文蕾(胡丹丹 饰)，李文蕾不是他的对手，幸得张汉超赶来。

王黎生见杨诚掉落悬崖，按照手里的地图绕路去找，而这时的张汉超找不到王黎生二人，迷了路身边的李文蕾又受伤，只能按照董琦(黄俊鹏 饰)的建议，先找个地方过夜再说。王黎生找到了当地的一家猎户，借到了麻绳，独自一个人返回悬崖寻找和救援杨诚。

胡子受了伤，一个人跑回客栈，跟季爱玲说了情况，季爱玲颇有埋怨，让他在这里休息一晚，明天和他一起上山，务必要保住隧道。

张汉超(张晞临 饰)、董琦(黄俊鹏 饰)和李文蕾(胡丹丹 饰)三人生起了一堆篝火，张汉超见李文蕾伤重，让她不停地说话不要睡过去，三个人各自说着自己的困惑和下一步的打算，董琦说这次任务结束就回家，照顾一直误会自己做了土匪的父母。王黎生(叶静 饰)顶风冒雪，按照地图紧急赶往塔河镇寻求救援，而此时的杨诚(李乃文 饰)已经苏醒，爬到崖下一处避风的地方等待天亮。

王黎生回到镇上，派出所正好刚刚出警回来，所长立即兵分两路，一路和王黎生去隧道排查爆炸物，另一路去崖下寻找杨诚。天亮了，张汉超三人终于找到了通往铁道的小路，三人一路赶往隧道口，一边等待王黎生和杨诚，一边在隧道内开始了排查，张汉超首先发现了洞口埋藏的炸药。

张汉超几个急忙扒出了炸药，恰在这时，王黎生带着派出所的干警赶到，张汉超没见到杨诚，急切询问他的下落，但王黎生却无法回答。众人带着难以平静的心绪和对杨诚的焦虑担心继续寻找炸药，董琦安慰众人，在互相协助下，炸药终于都被取出。

此时的公安搜索队也在四处搜寻杨诚。张汉超等人返回了塔河镇，这时终于得知杨诚已经得救，众人大松了一口气，一起去医院看望杨诚。杨诚并无大碍，当他得知已经拆除了爆破装置，提出这种炸掉移动目标的爆破方案通常有两种，并举了例子告诉专案组几个人，张汉超也觉得事有蹊跷，再次赶往隧道查看，另一面，杨诚和王黎生来到塔河客栈抓捕胡子(李晓枫 饰)。

胡子和季爱玲(杨凯迪 饰)远远看到了杨诚等人，一转身溜进了别的房间，杨诚和王黎生冲进季爱玲的房间内，但明显人刚刚离开，二人搜查之下，找到了熊大兴的尸体。李文蕾判断季爱玲没有跑远，三人堵住胡子和季爱玲藏身房间的门口，但胡子为了救季爱玲也豁出去了，掩护季爱玲从窗户逃了出去。

专案组紧急提审受伤的胡子。胡子先是一口咬定自己就是049，季爱玲只是他的相好，得知炸药被挖出来，承认这一切都是自己干的。二罗子到派出所来找熊大兴，得知熊大兴已死，告诉专案组熊大兴隐瞒了季爱玲的行踪，季爱玲是从双城来的，专案组这才意识到季爱玲才是真正的049。

张汉超(张晞临 饰)和董琦(黄俊鹏 饰)又在隧道里里外外查找了一遍，没发现有炸药的踪影。而此时的秀爱玲已经启动了保密局新的特务人员系统，躲在了附近。专案组的其它人赶来隧道，将季爱玲(杨凯迪 饰)是049的消息告知了张汉超。杨诚(李乃文 饰)分析如果有第二套遥控引爆装置的话，一定是在一公里范围内，派出所长想起了附近的护林小屋，专案组等人来到小屋外，季爱玲开了冷枪，将所长打伤。

双方展开了激烈的枪战，特务加上季爱玲只有三人，但是拥有机枪等重武器。专案组前后包夹，将守在外面的特务打死，同时冲进屋内把季爱玲打成重伤。看到桌上的起爆装置，杨诚立刻紧急排险，在张汉超两人的配合下，终于解除了危险，但季爱玲乘此机会向二人开枪，董琦舍身救下他们，自己却和季爱玲一同中弹，眼见不行了。

董琦牺牲了，专案组的每个人想到与董琦的交集，想到董琦年迈的父母，想到董琦为了破获这起案件不被他人所理解和受到的误会，心中万分悲痛。隧道保住了，专列顺利通过，专案组的任务完成，但大家都高兴不起来。专案组和哈尔滨当地公安一起去了董琦家中，但董琦的父亲还是不能理解他，直到看了董琦留给他们的信，而这封信的内容让所有在场的人竦然动容。

当董琦的父亲得知儿子保护了专列时，泣不成声，他向公安局长表示儿子的死是光荣的，看着两位老人，专案组和公安局的人都被感动得落泪。专案组赶回北京，但更重要的任务还在等待他们。1949年建国以后，特务活动猖獗，他们把目标瞄准了为新中国做出巨大贡献的学者和知识分子。

古建筑学家半夜里被人杀害，凶手手段残忍，而且伪造了现场。一大早上张汉超路过宿舍院，看到发生人命案，进去简单地查勘了现场，因为案件归属于市公安局管辖，他特意叮嘱警察，这不是一起普通的谋杀案。公安部内，周副局长召集专案组众人开会，要求做好国庆的保卫工作，张汉超因为查案迟到，被周副局长批评了几句。

会后，专案组又聚到一起，为这次特殊任务开始工作，张汉超回想起早上那桩命案，认为很有可能是特务搞破坏，他和王黎生(叶静 饰)专程再去了现场仔细勘查。

张汉超(张晞临 饰)和王黎生(叶静 饰)再赴案发现场，仔细地进行了现场勘查，二人又来到公安局的尸检部门，对死者的伤口进行了检查。回到死者房间，张汉超和王黎生经过现场还原，否定了谋财害命的表面案情，随后发现桌上的相框被动过，两人翻到相框下的书，却发现了一封信，正是死者林思学生前举报江鹏有可能是特务的举报信。

张汉超意识到了问题的严重性，立即上报周副局长，这个案子也随即调由公安部来进行侦破。死者林思学是古建筑学家，他在信中提到将一份天安门附近清代排水道地图提供给林鹏，专案组分头行动，张汉超和李文蕾(胡丹丹 饰)找到了古建筑研究所，从所长那里得知了林思学的一些情况，又得到了一些线索。

此时的台北，毛人凤(张光北 饰)正在面见一位重要的特务，他叫刘权，因为刚刚肃清了保密局内部暗藏的共产党李波而得到了上级的褒奖，鉴于北京方面的联络人员已被中共抓获，毛人凤忧心忡忡，刘权提出亲自去北京，冒充李波的身份，利用新中国国庆一周年的契机，搞一次绝杀行动，毛人凤大为满意，让刘权即刻出发。

张汉超和李文蕾找到了林思学的学生，也是报案人姚致远，从他的口中得知林思学前几天请了姓林的同学和他儿子一起吃饭，二人又赶到全聚德，从厨师和服务员那里得到了嫌疑人的一些体貌特征，二人返回公安部，大家一碰头，除了张汉超这一组得到了一些线索，其它两组基本没什么进展。

保密局对外假称刘权已经因公死亡，毛人凤亲自参加葬礼，掩人耳目，真正的刘权已经到了北京，对于他自称是地下党李波的身份，周副局长要下面的同志一定要查清楚他的来历。仍然潜伏在台北保密局的张岚(颜丹晨 饰)，在破获北京大案中得到了上级的赞许。

公安部内，张汉超仍在继续深查林思学被害一案。杨诚(李乃文 饰)在故宫附近的一处清代下水道内发现了重大线索，有人在里面开挖了一条通向天安门的隧道，杨诚和张汉超发现隧道还没有完工，决定暂时不要打草惊蛇，继续等待敌人出现。

而两人的谈话被一个小孩听见了，两人一路追着小孩，却见到了小学校长庄图宇(马崇乐 饰)。

张汉超(张晞临 饰)二人有所不知的是，这个庄校长就是一个隐藏很深的特务，他利用教育界名流的身份打掩护，地道就是他组织人挖的，得知了公安找麻烦，庄校长立刻让特务们停手。周副局长带领专案组讨论案情，江鹏暂时找不到踪迹，而地道距离地下排水系统很近，杨诚(李乃文 饰)猜测特务很可能是要炸毁天安门城楼。

王黎生(叶静 饰)通过准确的工程学计算否定了杨诚的猜测，张汉超决定双管齐下，一边继续追查江鹏这个人，一边盯紧地道口，等待特务继续完成工程。杨诚专门把李文蕾(胡丹丹 饰)调了过来，两人佯作情侣在公园内四处观察，但等待了一天，也没见到特务的踪影，两人都觉得有些意外。

张汉超分析可能敌人已经察觉，因此地道这条线索已经断了，索性让公安局把江鹏的模拟画像作成通缉令四处张贴，这样的做法收到了效果，一所小学来举报林鹏曾经去他们那里应聘过，而且拿着林思学的推荐信。特务江鹏要做小学老师的动机无从分析，接下来还有三所小学也反应江鹏有在他们学校应过聘。

特务刘权在报纸上用暗语发布了信息，庄校长知道保密局来了人，按照约好的地点和刘权见面，二人在餐馆里简单谈了几句，又来到了庄校长担任校长的府右小学密谈。庄校长现在是国民党派遣在北京的特务站长，刘权先是责备了庄校长派林鹏擅自行动，见庄校长面色不善，转而谈及下一步的打算。

此时，专案组在北京城内到处走访小学，想要挖出江鹏的线索。刘权带来了毛人凤(张光北 饰)亲自下达的命令，让北京站的特务利用十一国庆针对天安门城楼上的新中国领导人发动一次行动，以引起国际舆论强烈反响，这次任务分别由刘权和庄校长担任正副组长。

恰在此时，走访小学的张汉超来到了府右小学，庄校长出了密室，先是否认江鹏来应过聘，后来又说记不清。当张汉超走到书柜，也就是密室门口的时候，庄校长满脸紧张。张汉超带着应聘档案离开，庄校长才返回密室，刘权告诉他，需要接的两个外国专家对行动非常重要，让庄校长亲自去接这两个人。

专案组汇总情况，发现江鹏一共去了六所小学应聘，全部用了假地址，真实动机仍然不明，专案组只能从档案入手，再行查找。

庄校长请了江鹏喝酒，告诉要送他出北京，二人倒有一番惜别之情。第二天一早，庄校长和司机一起送江鹏去火车站，但火车站查得非常严，江鹏没敢试，折返了回来。专案组彻夜查找档案，终于有一份投诚人员名叫姜彪的档案引起了王黎生(叶静 饰)的注意。

而在此时，庄校长让司机在出城的各个关口尝试，发觉全城都是戒备森严。江鹏只能暂时待在庄校长办公室后的秘室里，刘权得知这个情况，暗暗起了杀人灭口的心思。专案组查找江鹏其人的工作仍在进行，通过找到以前投诚的特务头目询问，得知王黎生发现的姜彪是外勤人员，他的特征和江鹏很相似，杨诚(李乃文 饰)怀疑他就是江鹏，专案组在这条线索上终于取得了进展，开始全力寻找江鹏。

专案组来到北京市公安局，和局里的人员协同，在公安局的档案里大海捞针一样寻找符合江鹏特征的人。与此同时，刘权化名为林思学的学生段飞(桑伟淋 饰)，亲自来到了公安部找到张汉超(张晞临 饰)，称希望他能为老师报仇，他的一举一动没有什么问题，但对时间很敏感，张汉超和李文蕾(胡丹丹 饰)对他也有所警觉。

档案查找工作仍在继续，若干相似的人被找出来，但还是没有发现江鹏。刘权从庄校长口中得知江鹏已经回到了黑芝麻胡同的家中，他准备好了手枪，荷枪实弹来到江鹏家里，江鹏不在家，就等在客厅等他返回。与此同时，公安局已经找到了疑似江鹏的某人，专案组四人一起赶赴黑芝麻胡同，还没进江鹏家的门，正碰上了鬼鬼祟祟的江鹏，江鹏撒腿就跑，杨诚连忙去追，张汉超则小心翼翼进入江鹏家中搜查。

刘权赶紧逃进了同院耳朵很背的老两口儿家里，张汉超和王黎生在江鹏家中一番搜索，发现了林思学的推荐信等一干物证，证明了屋主人的身份就是江鹏。回到部里，杨诚也是初战告捷，抓获了江鹏，但江鹏看上去心理素质极好，不易对付。

张汉超提审江鹏前，再次来到他的房间里寻找证据，寻找此人的心理弱点。王黎生复原了从江鹏家中搜出的残缺纸屑，正在清代排水系统的图纸。而杨诚从法医那里拿到了林思学身上伤口与江鹏的匕首完全吻合的证明，证据现在已经在确凿，但江鹏仍是坚持抵赖，拒不配合专案组的审理。

尽管对江鹏进行了政策攻势，但他仍然不闻不顾，张汉超(张晞临 饰)分析他的心理，知道他抵抗不了多久，告诫专案组众人多一点耐心。周副局长也叮嘱专案组两条腿走路，不能放松其它线索的搜集。而庄校长得知江鹏被捕，怕他把自己供出来，和刘权商量想办法给看守所里的江鹏带话，让他把一切都承认下来。

庄校长派了一名特务，伪装成他早有安排的犯人内线的家属，将一盒药带了进去，药丸内暗藏了字条，指示这名特务想办法接触江鹏。此时的王黎生(叶静 饰)和杨诚(李乃文 饰)想了一个主意，打算派人卧底到看守所，伪装成被抓的特务套取江鹏的供词，但专案组经过讨论，张汉超否决了这个提议。

庄校长准备好了收音机、电台联络密码等东西，准备放到江鹏家附近一处房内，再通过监狱里传递口信，内外合谋让江鹏把一切事应承下来，摘清外面所有的特务。监狱内，特务巧妙地把消息传递给了江鹏。庄校长带着司机来到一处空屋内按江鹏的习惯布置了房间，江鹏在第二天的提审中果然做出了一副打算坦白的架式。

江鹏交待自己是组长，有两个下属，同时住宅附近还有一处房间用于和台湾联络，并把详细的地址提供给了专案组，王黎生和张汉超急忙赶往那处房间。而这里庄校长和司机刚刚将房间仔细地布置完成，而司机却落下了自己的烟，二人连忙回去取，险些和张汉超撞个对面。

张汉超和王黎生开始在房间内取证。张汉超二人忙完了回到部里，杨诚也把江鹏交待的另两个特务提审完毕，两人交待通向天安门的地道是他们挖的，现在似乎一些的线索都终结于江鹏等三个小打小闹的特务，专案组也大感蹊跷。

就在此时，刘权在密室内向庄校长透露了此来的真正意图，他要用保密局藏在北京的一门迫击炮，在国庆时炮轰天安门，现在只差庄校长把两个外国用炮的专家接来。虽然有一切太过完美的感觉，但江鹏案证据确凿，还是被上级结案了，专案组也荣立了集体三等功。

张汉超心里一直觉得不对劲，特地向周副局长做了继续暗中调查的请示。刘权和庄校长仍在加紧活动，张汉超一个人又去了江鹏那处房间。

张汉超(张晞临 饰)在房间内，一面四处重新翻查一边仔细琢磨案情，但没发现什么明显的漏洞。另一边，庄校长来到了教堂，他嘱咐司机在四周巡视，自己来到了忏悔室向神父忏悔，当他说出了接头暗号，神父把他领进了一间秘室，秘室内一个神秘的枪手正在练习装卸枪支。

神父和枪手正是所谓的外国专家山口隆一和李安东(马龙 饰)，两人得知了保密局的任务细节异常兴奋，神父李安东提出他可以找到一处东交民巷的房屋架设迫击炮，正好离天安门一公里，山口要求庄校长准备好三号药包，以便炮弹准确落在天安门城楼。

庄校长带回了专家的要求，刘权为了稳妥，决定向台北发报求援。电文从北京发出，台北保密局的电讯室经过转译，辗转到了张岚(颜丹晨 饰)手中，张岚看到这封不知内容的密封信件，若有所思。毛人凤(张光北 饰)接到密电大感兴奋，他让手下人务必保证三号药包交到刘权手中，决定放弃用潜伏人员去搞，而是利用空投的办法来实现。

李文蕾(胡丹丹 饰)所在的电讯组截获了电报，但密码无法破译，李文蕾敏感地意识到这是一个全新的联络人和密码，公安部的信号采集车出动，但无从找到发报的具体地点，李文蕾拽上杨诚(李乃文 饰)去找张汉超反应情况，张汉超仍在江鹏的房间内苦思冥想，却不料杨诚的一句无心之语提醒了他。

张汉超立刻到了看守所紧急提审江鹏，在一些细节问题上，江鹏果然露出了马脚，张汉超没有说破，而是把专案组成员召集起来，一起和周副局长开了一个会，他把两处房屋搜来的证据拿出来逐一对比，终于使大家明白了破绽所在。

周副局长决定，继续提审江鹏，一定要打开突破口。张汉超让李文蕾想办法全力查获电台。刘权知道江鹏早晚会暴露，他决定彻底地斩草除根。利用监狱里的内线，刘权让庄校长写了字条，哄骗要营救江鹏，让他吃下一颗中药，江鹏服药后立刻身亡，而且让监狱内线也服用毒药。

鉴于送药人将成为公安的新线索，刘权让庄校长把送药人也骗到一个地方，他要亲自射杀。

但巧合的是，监狱内线亲眼看到了江鹏死亡，他明白药丸有毒，将药丸扔掉，专案组抓住这条线索，顺着监狱内线得知了他的单线联系人，也就是送药人李二奎，张汉超(张晞临 饰)紧急带人去他家里抓捕，但李二奎此时已经在庄校长那里，从学校出来那一刻，埋伏在楼上的刘权的狙击枪响了，李二奎当场毙命。

李二奎一死，线索就此中断，但周副局长认为还是要从江鹏的两处房间和接触过的人中查找线索，专案组决定再次顺着江鹏这条线展开调查。与此同时，台北保密局向北京发报，告知了刘权飞机空投的时间和地点，要把三号药包准确地送到刘权手中。

江鹏这条线索一断，刘权开始按部就班地安排他的破坏计划。而在此同时，专案组的调查也围绕江鹏的两处住房展开，李文蕾(胡丹丹 饰)和张汉超在后来江鹏招认的那处房间调查，而王黎生(叶静 饰)和杨诚(李乃文 饰)找到了黑芝麻胡同的居委会，却被热情的大妈缠住，好不容易才脱开身。

刘权和庄校长所在小学的司机以买秋菜的名义躲过盘查，赶往位于热河的空投地点，两人千辛万苦地到了草原指定地点，刚刚点起篝火，没想到却被机警的当地民兵发现了，只得落荒而逃，回去从别处另想三号药包的办法。另一面，神父李安东(马龙 饰)欺骗了最适宜炮击地点的一户人家，让他们远赴上海并且主动提出替他们看房子，特务们解决了迫击炮的架设地点问题。

专案组的调查暂时没有得到什么结果，在居委会登记江鹏那间房屋的人显然用了假名字，但专案组还是决定继续抓住这条线细致入微地调查。入夜，刘权来到了庄校长暗藏的一处秘密武器库，见到了大量的枪支弹药，尤其那门崭新的迫击炮，他们的破坏行动全仰仗于此，刘权让人把迫击炮和其它武器一次性用卡车运到选好的地点。

第二天，李文蕾和张汉超在居委会翻看到一份档案，字里行间的记载引起了二人的注意。刘权的阴险计划正一步步推进，但是他在指挥特务运送军火的时候，没想到运剩最后一箱由于忙乱，将数十颗迫击炮弹打翻在地，险险发生爆炸。

险些发生的爆炸让特务们一身冷汗，谨慎异常的刘权临时决定最后一箱军火晚间用吉普车运过去。卡车一路顺利地开到东交民巷那处民宅，刘权让庄校长先待在教堂。专案组翻看档案后，找到了胡同里的车夫，车夫提到了江鹏曾经去过一家教堂，张汉超(张晞临 饰)经过缜密的分析，认为江鹏舍近求远地去那间教堂很可能是打算与人接头，专案组赶到教堂，而路上遇到的卡车引起了杨诚(李乃文 饰)的怀疑，打算回头去查看一下。

正待在教堂里的庄校长听说公安部的人来找李安东(马龙 饰)，心里有些紧张。张汉超找到神父李安东了解江鹏的情况，李安东对答如流，称不知道这个人是谁，张汉超又提出到教学四处看看，李安东只好同意。杨诚来到卡车查看，见人正在搬运东西，司机对他的问话是有问必答，只是说装的教具，杨诚渐渐打消了疑虑，错过了这次抓捕特务的大好机会。

张汉超在教堂里四处察看，李安东神父坚持要陪着一起，这倒救了藏在客厅的庄校长，民宅里的军火卸载已毕，特务司机给神父打来电话，神父李安东没有让专案组的人听出有什么破绽，但张汉超仍然感觉这所教堂一定有鬼。刘权向山口隆一询问当前情况下能不能把炮弹打到天安门，山口说他可以拼装药包，解决了药包的问题让刘权大松了一口气。

专案组一天下来仍然没有具体的收获，但是在回去的路上几个人不约而同地对神父李安东起了疑心。张汉超偷偷返回了教堂，急着要回学校的庄校长走出教堂，正好落入张汉超的眼中，但李安东也看到了张汉超追着庄校长离开，他急忙把这个消息通知给了刘权，刘权带着狙击步枪准备半路劫杀张汉超。

张汉超来到学校，见到司机和庄校长都是神情紧张，心里清楚了庄校长具备了重大的嫌疑，这样的突发状况也让刘权杀死张汉超的预谋被打断，张汉超回到公安部，分析了庄校长和江鹏同样去教堂，以及江鹏去小学应聘，江鹏身上的两条线拼在了一起，庄校长的真面目终于露出来了。

当前证据不足，又牵涉到外籍神父，张汉超认为不能轻举妄动，叮嘱杨诚带人监控庄校长和李安东；此时的李安东、庄校长和山口三人吵得不可开交，刘权回来，同样为他们分析了公安缺乏证据不敢擅动的道理。

公安和保密局特务各自部署，这一次专案组也是恰逢了强敌，刘权的布置极其周密，将原来的学校司机留在民宅不许外出，断掉了唯一可能彻底暴露的环节。在没有证据的情况下，如果特务不是自己露出破绽，破案将无法进行下去。

埋伏在台北保密局的地下党张岚(颜丹晨 饰)，乘着机要处长离开，偷看到了毛人凤(张光北 饰)签署的命令，引起了疑心。专案组继续不厌其烦地跟踪庄校长，见到换了新司机，忽然想起昨天拦车检查的时候司机神情紧张的样子，让杨诚(李乃文 饰)在路上装作不小心撞到，乘机检查了车下的架子，发现里面能够藏东西，询问之下得知庄校长原来的司机已经离开。

张汉超(张晞临 饰)提出要给对方修车，王黎生(叶静 饰)检查了车下，判断这辆车底部最近才刚刚装过一个很重的长方形物体，但专案组至今对敌特运送迫击炮的事情仍然一无所知。庄校长知道公安早盯上了自己，索性佯作不知，亲自来到公安部要车。

张汉超有来有往，称怀疑庄校长的学校里有特务但是要保密，明知公安没有证据，庄校长却是有恃无恐，两个人均是话里有话，暗藏机锋，但张汉超深信，庄校长这条老狐狸就要露出尾巴了，他让李文蕾(胡丹丹 饰)注意电讯侦听，自己带着王黎生和杨诚又去了府右小学。

庄校长利用自己是政协委员的身份，在报社上发表了文章，说公安部的行径是秘密警察，引起了部分社会舆论的反弹。刘权给庄校长打了电话，但是没说一个字，李文蕾监听到这个情况，也汇报给了张汉超，张汉超意识到这是一个前所未见的厉害对手。

第二天，庄校长的文章见报，张汉超找到周副局长，让他给自己一个通报批评，拿着这份通报批评专案组又找到庄校长，诚恳地道歉，就在庄校长洋洋自得的时候，张汉超拿出了第二份命令，为了保护学校安全，要进行一次全面搜查。

庄校长慌了手脚，但又不得不接受，张汉超让庄校长陪着自己到处逛逛，乘着这个时机，李文蕾发现了校长办公室内的秘室和发报机，庄校长当即变了脸色。而与此同时，王黎生和杨诚也发现了原来的地下军火库，地下的尘土痕迹引起了王黎生的怀疑，战斗经验丰富的杨诚仔细一看，意识到大事不好，那是一架60迫击炮留下的。

府右小学的师生隔离，大批公安开进校门，学校开始了紧急疏散。专案组根据60迫击炮的最远打击距离，终于得知了特务们在国庆节炮轰天安门的目的，按照计算，专案组首先把迫击炮架设的怀疑地点定在了教堂，杨诚(李乃文 饰)紧急申请搜查令，带人赶赴教堂。

庄校长被带进秘室看管起来，但对张汉超(张晞临 饰)的问话一句不理，张汉超告知庄校长，那个没有声音的电话就是他上级打来的，而且说明上级对他起了杀心，他和江鹏一样不过是枚棋子，但庄校长仍然拒不理睬，打算顽抗到底。杨诚带着警察闯进教堂，但神父李安东(马龙 饰)却不知去向，他知道有特务伪装成神职人员，利用丰富的侦察经验，找到了藏在信众里的李安东。

李安东被带回来之后，将自己的罪责推得干干净净，什么也不承认，专案组只能暂时把他关押起来。国庆节马上就要到了，待在民宅里的特务分发武器，刘权带来了庄校长和李安东同时落马的消息，并且做出了紧急部署，一旦公安发现了这里，就由特务们开枪顶住，山口则立即炮轰天安门，不管能不能炸到人，国际舆论必定一片哗然，这样也能达到一定的目的。

专案组一边扩大搜索范围，另一边得到密码本成了现在的关键，这样可以破译电文发现准确的炮弹发射地点。潜伏在台北的张岚(颜丹晨 饰)得到命令，她左思右想，终于找到了一个支开译电员的大好机会，利用这个机会发现了抽屉里的几本小说，她知道这些小说就是破译的关键。

与此同时，张岚骗来了密电译员送来的内容相同的第二份电文。张岚拆开加了火漆封的第一份电文，清楚知道了保密局的行动。公安部招来北京公安局的各地骨干，配合各街道的群众在嫌疑范围内开始了大搜查，周副局长下了死命令，要求一天的时间找到迫击炮和特务的藏身地点。

杨诚待在小学司机王海(丁冠中 饰)的通缉令前若有所思，说自己一定见过这个人，王黎生(叶静 饰)详细问他的时候，杨诚又实在想不起在哪里见过。得知了保密局真实目的的张岚，冒着巨大的风险来到接头地点，虽然并不是接头的日子，但事关重大，她要求接头人紧急向北京发电报，说有重大情报要向上级汇报。

张岚(颜丹晨 饰)在台北的接头地点口述，由潜伏的地下党按内容向中央发报。张岚不知道的是，此时的接头酒馆外，保密局的特务已经决定冲进去搜查。紧急情况下，联络员没有来得及发出电文，并且在特务发现了电台以后吞毒自杀，而受到保护的张岚从后门逃走。

北京方面的特务和公安系统也在同时忙碌，王海(丁冠中 饰)分发武器，要求一旦有公安闯入，务必守住大门，山口隆一开始装填药包和炮弹底火，而公安局的人则在疑似地区挨家挨户的查户口。心急如焚的杨诚(李乃文 饰)认定自己在哪儿见过司机王海，怎么想也想不起来，王黎生(叶静 饰)和李文蕾(胡丹丹 饰)知道问题的关键性，几经提醒杨诚也是记不起丝毫。

公安局查户口终于查到了特务的窝藏地点，山口隆一冒称是这家住户的朋友，并说自己是七一六厂的，经验老到的公安回头就打电话查证，发现他的身份是伪装的。杨诚在大街上苦思冥想，猛地想起了当时自己在东交民巷查卡车时见过王海，他跑回到部里，把专案组的人全都叫上，来到了东交民巷。

专案组刚刚找到那家民宅，查户口的公安就跑来告诉了他们这家可疑。两条线索并在一起，已经无需查证，但张汉超(张晞临 饰)估计对方的迫击炮已经架起来了，等援兵到来已经来不及，四个人加上那名公安准备紧急突袭，首要目标是毁掉那门迫击炮。

张汉超和杨诚从左右两侧围墙翻进了院内时惊动了特务，双方立刻交火，王海一边组织特务开他阻击，一边让山口尽快开火，一番激烈的枪战过后，王海等特务尽数被击毙。山口将迫击炮弹放进炮筒的一瞬间，张汉超一枪打歪了炮筒，炮弹直上直下地又落回了院内，引燃了所有的弹药，小院瞬间炸成一片火海。

张汉超受伤躺在医院昏迷不醒，敌人炮轰天安门的计划被粉碎了。始终没有露面的刘权远远旁观这一切，他没有放弃，正在打算下一次的行动计划。台北的张岚紧急启用了备用交通站，联络员等到第二天早上六点钟的间隙，向北京发报。

保密局用于破译密码的小说名录终于被传回公安部。张汉超醒了，得知迫击炮被炸毁，特务全被击毙大感欣慰，但与此同时，心里却总有一个模糊的人影，伴随着难以言明的不好预感。

台北保密局发给北京特务的电文中，提到了他的代号为猎鹰，专案组并不知道猎鹰另有其人，认为既然炮轰天安门的特务已经全数毙命，猎鹰一定就是伪装成学校司机的王海(丁冠中 饰)，破坏国庆案已经完结。然而此时真正的猎鹰刘权准备好了狙击枪，亲去天安门广场观察地形，正伺机做一件轰动的大案。

张汉超(张晞临 饰)渐渐恢复了意识，他想起炮弹爆炸瞬间那个模糊的人影，觉得寝食不安，干脆和专案组一起再去了一趟东交民巷，经过杨诚(李乃文 饰)站在位置比对，张汉超觉得那个人就是冒充林思学学生的段飞(桑伟淋 饰)，正好李文蕾(胡丹丹 饰)也译出了新的电文，猎鹰曾经到过空投地点，经过当地公安核对，确认了猎鹰就是段飞，也就是唯一落网的刘权。

通缉令在北京大街上张贴，各公安分局也抽调人手开始挨家挨户地查找刘权。新调来的一个警员在登记时觉得刘权可疑，盘问中刘权用刀刺中警员的脖子，但警员的哨子也吹响了。张汉超看到了刘权正在逃跑，忍着伤口的疼痛，穿街过巷追赶刘权，没想到狡猾的刘权利用一个孩子做掩护，到底还是从张汉超眼皮底下逃跑了。

上级要求专案组必须在十一国庆节前将刘权抓捕，但在偌大的北京城里找一个人堪比大海捞针。这时的刘权已经选好了绝佳的狙击位，他转移了守卫的注意力，进入楼内将狙击枪组装完毕，打算就此等待到国庆周年。专案组四处搜查不到新的线索，认为狙击是现在敌人能用的唯一手段，把范围缩小到天安门广场南部一带，杨诚以神枪手的眼光发现了刘权藏身的地点正是最好的狙击位置，专案组四人决定到楼上彻查，但众人小心翼翼地到楼上一看，刘权已经不知所踪，地下只放着一把狙击枪。

专案组立刻从正门追了出去，刘权在枪战中被张汉超击中腿部受了重伤，但仍然咬牙与公安对射，他最后跑到一户人家中打算负隅顽抗，被公安战士层层包围，只剩下一颗子弹的情况下，吞弹身亡。敌特利用国庆的破坏案彻底告破，保密局又一次的阴谋被粉碎。

在保卫新中国的一次次任务中，人民公安战士不畏生死、不惧艰难，他们的光辉将永载共和国的史册。