1948年，辽沈战役炮火震天，东北野战军先迅雷不及掩耳般攻克锦州，封死东北要道，紧接着主力西进，横扫辽西走廊，全歼廖耀湘率领的西进兵团。国民党新一军、新六军两支王牌部队在解放军排山倒海的攻势下顷刻间土崩瓦解，战线随之崩溃。随后大军再度东折，沈阳解放战由此拉开帷幕。
在攻打沈阳的战斗中，东北野战军某部六连连长方连长率战士们浴血奋战，与守城的国民党军激烈交锋，把敌人打得溃不成军。然而仍有一小股国民党军凭借一座钢筋混凝土结构的小楼负隅顽抗。小楼地形险要、易守难攻，方连长即便调来山炮持续轰击，楼体依旧巍然不动，久攻不克，六连伤亡惨重，方连长一时间束手无策。就在战况胶着之际，第四野战军特种兵纵队特务营营长燕双鹰奉命率队火速支援，他让方连长留下山炮，命六连全体后撤一百米。
燕双鹰先令战士隐蔽，他派二连长郝大刚带几个老兵前出侦察，试图摸清敌人火力点分布，并由他亲自提供火力掩护。但郝大刚一行根本无法接近小楼，被迫撤回。燕双鹰由此判断楼内守军训练有素、技术嫺熟，很可能是国民党新六军的高级步兵，善于这种隐蔽防御战。他与特务营教导员高进商量后认为正面硬攻必然代价惨重，只能巧取：必须避开正面火力，迂回潜入楼内，方有机会彻底解决这股顽敌。
燕双鹰注意到，小楼侧后方有一座高度远高于小楼的小工厂，是理想的突入位置。他决定与高进、孙二勇、李忠实、王文学、朱五六先秘密绕到小楼后方，在那里架设“过江龙”飞索。同时发出信号弹，指挥后方山炮阵地按每三分钟一次的节奏向小楼轰击。
众人潜入小工厂后发现小楼防守十分严密，看不到任何明显破绽。他们迅速固定好飞索并发射信号弹，随即定时炮击响起，成功牵制和转移了敌人的注意力。趁敌人火力被吸引，燕双鹰和战士们依次凌空滑过，抵达楼顶，悄然潜入楼内。进入楼中后，燕双鹰主动暴露，引诱敌人注意，让其他人趁机分头搜索，探明敌情。他设下陷阱，诱敌深入，待敌人发觉受骗，立刻展开地毯式搜查。
燕双鹰在楼内左突右闪，却还是被敌方小队长胡云之察觉，胡云之一枪顶住他的头。燕双鹰暗自掐准时间，等到三分钟周期的炮声再次响起，瞬间反身与胡云之展开激烈肉搏，当场将其击毙。随后他吹响口哨召集战士，会合后开始对整栋楼进行仔细搜索。这时，燕双鹰发现在楼顶垂下一根绳索，通往下方的地下室，接着战士们又陆续找到几个地下室入口，他由此明白之前炮击无法奏效，是因为敌人依托地下工事躲避。他决定“守株待兔”：在下一轮炮击开始时埋伏在各个地下室入口，悄无声息地逐个歼灭上来布防的敌人，并故意把敌人尸体扔回地下室，诱使楼下守军再度上来查探。
燕双鹰顺着绳索下到地下室，敌人立即集中火力疯狂扫射。他抓住绳索左右摆荡，利用晃动和黑暗躲避密集火力，同时冷静反击，接连狙杀七名守军后再沿绳索迅速返回楼上。敌人不敢再从这处绳索口贸然冒头，只能改走其他入口。随后，高进也带着几名战士沿绳索下到地下室。
燕双鹰在地下室预先安放炸药，又在一块门板上固定了两支枪，并用绳子联结扳机设置机关。布置完毕后，敌人悄然搜上来。新六军少校云建明首先发现炸药，急忙拆除，却发现炸药后绑着一块大石头，周围空无一人，这才意识到中了埋伏，但已无退路，只得继续带队搜索。这时，燕双鹰手握绳索，静静等待他们一步步踏入自己精心设下的杀局……