周默做着紧锣密鼓的准备，他带着贴身特务幽灵冒险到改为慈善会的据点地下室查看藏匿的炸药和高爆炸弹，夜间在海河做引爆试验已确保万无一失。我监听台捕获敌人天籁行动的情报，崔亭山遵照专案组指示立即调整了工作部署，一面在东大院深挖线索，一面大张旗鼓打击北京特务组织。被抓获的一伙特务供出，他们准备接收一批外地物资，显然于天津失踪炸药有关。此时天津的周默化装成军管会人员，公开从慈善会地下室拉走了上吨炸药，一部分存放在市郊，其余运往北京。廖科长接到报告带人追击，市郊特务无奈中引爆炸药，周默得到神通台指令追回卡车，崔亭山守株待兔未果。陈四扬发现与罗京华关系密切的两个男人：查里斯和孙邦强。苏闵开车对孙邦强做外围调查时，偶然遇到另一个罗京华，显些暴露。陈四扬在大院出事，三妮意外打上门来，场面大乱。

苏闵受了委屈，陈四扬万分尴尬，好在陈四扬、苏闵反映迅速，才没露马脚。陈四扬成了有家室，又追求女孩的男人，颜面扫地。这反而解除了罗京华的怀疑。崔亭山反复思考后，决定和三妮谈一次话，规定了纪律，暂把她定为外围人员。陈四扬做三妮工作，拧不过三妮的拗脾气，三妮死活不离开北京，陈四扬无奈。苏闵在远离东大院的东城区看见罗京华引起崔亭山重视，崔亭山派侦察员小魏对该地进行了详尽调查。周默亲自查看地形，在铁路线的61号涵洞内安装了上百公斤炸药。之后，周默又亲自把两枚高爆炸弹交给铁路内线花豹。苏闵和陈四扬怄上了气，工作上仍按部就班，怄气只表现在态度上。陈四扬在侦察小组配合下，通过跟踪侦察，发现罗京华和孙邦强的一座秘密小楼，种种信息都给人造成一个印象：这里有可能是敌人隐藏电台的秘密地点。

陈四扬决定单独侦察，被崔亭山制止，派苏闵跟随陈四扬。陈四扬与苏闵一同蹲坑。夜里，陈四扬不顾苏闵反对只身潜入小楼，没找到电台，险些暴露。随后孙邦强妻子闯到小楼，大吵大闹，彻底打破了陈四扬的怀疑。陈四扬因独断独行，严重违反纪律受到崔亭山严厉批评，苏闵也未能幸免。三妮再次搅进东大院，很快和罗京华打得火热，罗京华并未怀疑这个粗手粗脚的女人。三妮发现罗京华和孙邦强在胡同里说话，罗京华要孙邦强去天津取款，嘱他带上尹依爱的手戳。三妮回来立即向陈四扬汇报。陈四扬夸赞三妮，写字条派三妮到小石桥和苏闵接头，他立刻赶到火车站跟踪孙邦强。不想三妮没听他的话，因陈四扬要去天津，她竟出现在火车上，把和苏闵街头置于脑后。陈四扬和三妮同时失踪，惊动了崔亭山，也惊动了专案组。此时，另一件意想不到的事情发生，郑玉霞被杀，死亡地点远在东城，距罗京华上次出现地点仅几百米，凶器是一把长柄手术刀。

崔亭山工作部署被打乱，牛科长把陈四扬失踪事件看得极为严重。崔亭山找不出陈四扬离岗的合理理由，不得不给天津孙局长打电话，要求控制陈四扬。苏闵却为陈四扬担忧。陈四扬带三妮跟踪孙邦强，巧妙拿到孙邦强的取款证据，之后第一时间向崔亭山报告。三妮回家取东西，不料再次落入特务视线。周默的行动队倾巢出动，幽灵、老鬼各带人马，决心干掉陈四扬。陈四扬在公园内发现情况不对，却无法提醒已到公园大门的三妮。只能寄托于三妮自己觉悟。陈淑珍冒险提示三妮，三妮领悟，只身把特务引开。陈四扬万分焦急，却无法解救三妮。三妮机智躲进裁缝铺，从后院钻天棚逃脱。陈四扬没找到三妮，担心任务，无奈只身返回北京。苏闵在公路口接到陈四扬，百感交集。回到机关，陈四扬心情恶劣，崔亭山并没批评，说他此次行动未犯错误，不仅拿到证据，还破解了尹依爱之谜。因陈四扬再次立功和三妮的生死不卜，张处长决定接见陈四扬。

在张处长家陈四扬为处长的信任感动，多了几句嘴，在崔亭山认为可以收网时说出他的看法。他认为背后的主要特务还露面，不宜抓人，在领导面前摘了崔队长面子，事后十分后悔。陈四扬嘀咕来找苏闵，遭到苏闵嘲笑。果然，崔亭山大人大量，第二天把陈四扬的佩枪发还他，表示了他的信任。专案组开会，案件的侦破工作已迫在眉睫。天津的周默也十分紧张，他欲在行动前取得对灵通台的控制权，派幽灵来到北京。幽灵看过罗京华的照片，要与她接头时，罗京华却巧妙地甩掉了他。幽灵吃饭时被陈四扬的“眼线”四钩子发现，陈四扬在旅社门口赌住幽灵，一通枪战后，陈四扬把幽灵引到死胡同把他擒获。幽灵垂死挣扎，反咬一口，说陈四扬手上有共产党的血，这句话被赶来的苏闵听到。苏闵贸然出现，幽灵咬衣领服毒自杀。回到机关苏闵要逮捕陈四扬，崔亭山对陈四扬施以保护性隔离。

崔亭山反复核实苏闵听到看到的情景，认为陈四扬的处置没有不妥，判断这是特务对陈四扬的诬陷。然而事情惊动了牛科长，牛科长本着对专案的安全负责的精神，审查陈四扬，追问他历史上有无没交代清楚的问题。陈四扬不得不重申了他对党的信仰和对共和国的忠诚，并反复强调他从幽灵最后的话中觉察到的来自天津的危险。陈四扬的担心恰是专案组的担心，张处长已把注意力转到天津。按照张处长的指示，崔亭山及时开释了陈四扬，与陈四扬一起研究幽灵带来的引爆装置，判断出周默特务组织是“天籁行动”的主体。陈四扬受命，和苏闵再次来到天津，核心任务是消灭周默特务组织。此时周默已派老鬼从济南把陈四扬的儿子抓来，老鬼在行动中开枪打死了陈四扬的母亲。陈四扬得到消息极为冲动，此时崔亭山下达了18小时破获周默特务组织的硬任务，陈四扬只能铤而走险。