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。王黎生和杨诚到了案发现场，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，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。