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和杨诚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，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。