第二天，谢音梦带着张汉超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，王黎生抢过花篮往剧院外跑，袁山抢着按下遥控器，杨诚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。