专案组四个人一起去了春华越剧团看戏，谢音梦的扮相和唱腔都十分出色，演出结束后，李文蕾去了后台表示祝贺，恰遇到袁山为谢音梦组织了一个极其浪漫的求婚仪式，让李文蕾也觉得深受感触，李文蕾与谢音梦告别，告诉她自己即将启程回北京，二人有些依依惜别。

四人回到招待所，公安部给王黎生的调令同时也到了，王黎生犹豫之间又接到了周副局长的电话，让他自行考虑清楚，王黎生心里对离开专案组很难过，但张汉超鼓励他自己做出选择。市里决定将联欢会的举办主场放在春华越剧团，市长也要亲自到场。而在此同时，被袁山杀害的春华越剧团助理在分局做了尸检，同时决定将此案件上报市公安局。

谢音梦接到了联欢会的通知兴奋不已，袁山也在一旁暗暗谋划如何做出一场大案。公安局的人忽然找到了谢音梦，向她通报助理被谋杀的事情，谢音梦连忙赶到公安局，在门口恰巧遇到了正在离开上海的张汉超，张汉超旁听了谢音梦的口供，直觉这里面有大问题，他让专案组把订好的票都退了，等待下一步行动。而拿到助理遗物的谢音梦痛心不已，一边逐件清理一边垂泪。

心神不宁的袁山，忽然间发觉自己杀人时穿的那件衣服有一只扣子不见了，他心知大事不妙，急忙潜入谢音梦家里翻看那些遗物，却被谢音梦发现了，幸亏袁山掩饰得及时。袁山和谢音梦正在吃饭，张汉超带着李文蕾来看望她，张汉超在翻那些遗物时倒没有什么发现，但谢音梦却猛地发现了角落里那只扣子，而这只扣子恰巧是她送给袁山那件西装上的。

意识到袁山可能是杀人凶手，谢音梦一时无措，然而无论她怎么掩饰也逃不过张汉超还有袁山的眼睛，张汉超离开以后，谢音梦试探袁山，袁山不断地遮掩同时也认识到谢音梦发现了什么，袁山离开后，谢音梦把案发当天有关袁山的细节回想了一遍，发现很多的疑点都曾被她忽略。半夜里，谢音梦跑到公安招待所找到了专案组。

谢音梦把那只扣子交给专案组，并且把自己发现的疑点全都告诉给了专案组，回家的途中，谢音梦心绪难平，她仍弄不清袁山为什么要杀掉剧团助理。专案组进行了缜密的分析，发现杀人地点正是剧团的办公室，而助里死时手中握着的扣子肯定是凶手的，此时的袁山已经开始败露了。

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。

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。

李荣装做受了惊吓回家。杨诚和张汉超碰了面，两人商量以后张汉超决定去李荣家里找他再了解情况，而先行一步的李荣刚刚进门就碰到了行动队长，矛盾重重的二人一言不合厮打起来。张汉超前后脚到了李荣家，但被街道大妈拦住了盘问，屋内的两个特务这才罢了手，行动队长藏进了衣柜。张汉超进了李荣家，发现四处狼籍，他怀疑有特务潜入进来，叮嘱李荣在外面等着，特务很可能还没走。

张汉超仔细看了屋子里的衣柜和壁橱，没发现有什么异常，随后叮嘱李荣要多加小心，公安局也会多派人手加强巡逻，离开了李荣的家。藏在衣柜内暗室的特务这才从里面出来，等张汉超走远以后离开。部里有重大任务即将公布，是国家领导人出访的安保任务，张汉超将专案组几个凑到一块，让他们先分析手头的案子。

众人各持立场，但余华被杀和神密电报被发现几乎是同一天，案子渐渐并到了一起，张汉超决定先从李荣院里的大妈入手，看看能不能有所发现。张汉超带着模拟画像的同事找到大妈，让她将这些天出入陌生人的特征一一说出来，经过画像辨认，发现收垃圾的王贵和当天行凶的狙击枪杀手也就是行动队长可能都在附近出现过。

张汉超和杨诚又把画像拿去给李荣辨认，李荣装模作样地看了半天，只说自己见过王贵好多次，此时王贵的嫌疑越来越大。行动队长的画像被公安局四处张贴，李荣和他会面后，告诉他一定想办法送他出城，随后找了一辆拉货的车将行动队长塞到货厢，逃过沿路的检查，离开了北京城。

行动队长刚刚长出了一口气，却被开车的特务一枪毙命抛尸荒野，这也都是李荣提前安排的。李荣又在王贵家附近贴出了一张寻找棕色大衣的告示，悬赏二百元，这么多钱让王贵动了心，李荣远远看到王贵回家又揭下了告示。回到家的王贵，以为自己要发一笔小财，索性大手大脚地买了一堆吃的，这一切又落入了暗中跟踪的杨诚眼中。

杨诚更加觉得王贵可疑，而这时的王贵正偷偷地去取他藏起来的衣服，被公安局的人逮了个正着。杨诚将王贵带回公安局，但王贵只是捡来了衣服，根本不是凶手，杨诚也是审得一筹莫展。张汉超和李文蕾在电信搜索车上发现了神秘的电报来自于东城，但范围上仅能确定到这里。

审讯王贵毫无结果，而身在信号采集车上的张汉超发现了李荣探头探脑的出现在附近，他下车跟踪时，李荣又有意无意地甩开了他。李荣此来是和季详接头的，让他去天津领一笔经费，而季详正是负责电报的特务，同时也是李荣爱慕的上司的弟弟。回到公安局，王黎生在百货商店调查时有了重大发现，棕色大衣的购买者正是李荣。

李荣知道自己就要暴露，给组长季爱玲打了电话，两人约好在双城见面。李荣正在家里收拾东西，冷不防张汉超来找他了解情况，李荣掩饰说棕色大衣是自己送给死者余华的，张汉超虽然怀疑，但也没有足够的证据。等张汉超到了楼下以后，猛地反应过来李荣的房间不对劲儿，房间里一定有夹层，回头找李荣已经不见，张汉超追了出去，在大街上将李荣摁倒逮捕。

李荣拒不交待，专案组猜测不出他从报假案开始的真实动机是什么，就在这时，余华真正的身份得到认证，他是为主席出访苏联采购蜜桔的，张汉超猛然意识到特务的所作所为是为了掩盖一个惊天的阴谋。张汉超和杨诚到李荣家里搜查，得到了一个电话号码，他们决定从这里想办法打开缺口。

在信号采集车的搜索下，季详已经被确定目标，但公安局暂时没有惊动他。李荣仍然拒不交待，不承认他和季爱玲有什么联系，从他口中得不到任何线索。经过反向破获，李文蕾已经能够破译敌特的密电码，从中得知敌特正准备在哈尔滨大肆活动，真正的049也已经到了双城，专案组四人紧急赶赴东北。

哈尔滨公安局先前逮捕了一个保密局特务，知道了国民党空投的地点，张汉超等人蹲守在空投地点并且发了信号，两名特务刚刚跳下飞机到了地面就被逮个正着，张汉超打算自己扮成特务打入内部，破获这起重大案件。审讯中专案组得知了接头地点和暗号，也得知这次国民党袭击铁路刺杀毛泽东的计划是要利用双城当地隐藏很深的土匪头子马三。

哈尔滨公安局为专案组提供了一个联系人叫董琦，但无法辨认董琦的真实身份。这时的季爱玲已经待在马三的住处，但两个应该来的特务没来，还是引起了马三的不满。专案组四人开车奔赴双城，中途却遇到了一辆陷进泥里的大车挡住了去路。

专案组从哈尔滨到双城的路上遇到堵车，杨诚眼见有人不管气愤不过，但张汉超最终了解到是司机以前曾经拒绝载人，领头儿的最后也算明白事理，帮着把车推开，终于让出了路。专案组到了双城，杨诚和张汉超在指定地点等待保密局特务，但是因为早就耽误了接头时间，迟迟未见有人来。

专案组四人碰了面，张汉超鉴于一直没等来特务，决定去找董琦试试，王黎生打听到董琦现在正在马三手底下谋事，并且知道了他们家的地址。另一边，保密局特务没有接到台湾来的专员，导致季爱玲在马三面前很难交待，马三气冲冲地带着人离开。张汉超和李文蕾来到董琦家，董琦的父亲一听来找儿子，差点儿把他们撵了出去。

董琦的母亲悄悄告诉二人，董琦不常在家，倒是经常在火车站附近露面。专案组四人也没有董琦的体貌特征，只能两两一组满大街撒开了去找。保密局的特务受了马三的气，但季爱玲告诉他们一定要隐忍，只要马三到时候一行动，就成了公安的靶子，他们才能在大计上得手。保密局的特务出外买东西，气不顺又想仗势欺人，恰在这时，却被一个人拦住。

拦住特务的正是董琦，他将特务一顿胖揍，又追着不肯撒手。正在满大街找人的杨诚注意到有人被追打，再细看时却是来时不肯帮忙推车的那个人，不由怒从火起，拦住董琦厮打起来，二人激战正酣，张汉超几个适时赶来，这才知道此人就是董琦。张汉超为了证实董琦的身份，问了他几个问题，董琦对答如流，原来在老领导吕方被杀以后，董琦一直潜伏在匪首马三身边，伺机将他们一网打尽。

张汉超说了关于当前的困境，董琦让他们明天等在接头饭店外面，他来想办法，然后告诉张汉超，马三兵强马壮，他等这一天好久了。董琦是否可以取信仍然成疑，专案组四人一起分析了董琦，李文蕾倒觉得他挺可信。第二天，张汉超和杨诚依约等在饭店门口，董琦果然以他们可疑的名义，把二人绑起来去见马三。

董琦手下的人立即汇报了马三，马三认为这二人就是台湾派来的专员，但弄清身份之前，季爱玲还是提出了回避一下。董琦带着二人赶往马三的山寨，没成想昨天他揍过的特务在行动队长的撑腰下来找董琦寻仇，当场打了他一顿，董琦只好挨着，张汉超二人也只能坐在车里静等。