张汉超和董琦又在隧道里里外外查找了一遍，没发现有炸药的踪影。而此时的秀爱玲已经启动了保密局新的特务人员系统，躲在了附近。专案组的其它人赶来隧道，将季爱玲是049的消息告知了张汉超。杨诚分析如果有第二套遥控引爆装置的话，一定是在一公里范围内，派出所长想起了附近的护林小屋，专案组等人来到小屋外，季爱玲开了冷枪，将所长打伤。

双方展开了激烈的枪战，特务加上季爱玲只有三人，但是拥有机枪等重武器。专案组前后包夹，将守在外面的特务打死，同时冲进屋内把季爱玲打成重伤。看到桌上的起爆装置，杨诚立刻紧急排险，在张汉超两人的配合下，终于解除了危险，但季爱玲乘此机会向二人开枪，董琦舍身救下他们，自己却和季爱玲一同中弹，眼见不行了。

董琦牺牲了，专案组的每个人想到与董琦的交集，想到董琦年迈的父母，想到董琦为了破获这起案件不被他人所理解和受到的误会，心中万分悲痛。隧道保住了，专列顺利通过，专案组的任务完成，但大家都高兴不起来。专案组和哈尔滨当地公安一起去了董琦家中，但董琦的父亲还是不能理解他，直到看了董琦留给他们的信，而这封信的内容让所有在场的人竦然动容。

当董琦的父亲得知儿子保护了专列时，泣不成声，他向公安局长表示儿子的死是光荣的，看着两位老人，专案组和公安局的人都被感动得落泪。专案组赶回北京，但更重要的任务还在等待他们。

1949年建国以后，特务活动猖獗，他们把目标瞄准了为新中国做出巨大贡献的学者和知识分子。古建筑学家半夜里被人杀害，凶手手段残忍，而且伪造了现场。一大早上张汉超路过宿舍院，看到发生人命案，进去简单地查勘了现场，因为案件归属于市公安局管辖，他特意叮嘱警察，这不是一起普通的谋杀案。

公安部内，周副局长召集专案组众人开会，要求做好国庆的保卫工作，张汉超因为查案迟到，被周副局长批评了几句。会后，专案组又聚到一起，为这次特殊任务开始工作，张汉超回想起早上那桩命案，认为很有可能是特务搞破坏，他和王黎生专程再去了现场仔细勘查。

张汉超和王黎生再赴案发现场，仔细地进行了现场勘查，二人又来到公安局的尸检部门，对死者的伤口进行了检查。回到死者房间，张汉超和王黎生经过现场还原，否定了谋财害命的表面案情，随后发现桌上的相框被动过，两人翻到相框下的书，却发现了一封信，正是死者林思学生前举报江鹏有可能是特务的举报信。

张汉超意识到了问题的严重性，立即上报周副局长，这个案子也随即调由公安部来进行侦破。死者林思学是古建筑学家，他在信中提到将一份天安门附近清代排水道地图提供给林鹏，专案组分头行动，张汉超和李文蕾找到了古建筑研究所，从所长那里得知了林思学的一些情况，又得到了一些线索。

此时的台北，毛人凤正在面见一位重要的特务，他叫刘权，因为刚刚肃清了保密局内部暗藏的共产党李波而得到了上级的褒奖，鉴于北京方面的联络人员已被中共抓获，毛人凤忧心忡忡，刘权提出亲自去北京，冒充李波的身份，利用新中国国庆一周年的契机，搞一次绝杀行动，毛人凤大为满意，让刘权即刻出发。

张汉超和李文蕾找到了林思学的学生，也是报案人姚致远，从他的口中得知林思学前几天请了姓林的同学和他儿子一起吃饭，二人又赶到全聚德，从厨师和服务员那里得到了嫌疑人的一些体貌特征，二人返回公安部，大家一碰头，除了张汉超这一组得到了一些线索，其它两组基本没什么进展。

保密局对外假称刘权已经因公死亡，毛人凤亲自参加葬礼，掩人耳目，真正的刘权已经到了北京，对于他自称是地下党李波的身份，周副局长要下面的同志一定要查清楚他的来历。仍然潜伏在台北保密局的张岚，在破获北京大案中得到了上级的赞许。公安部内，张汉超仍在继续深查林思学被害一案。

杨诚在故宫附近的一处清代下水道内发现了重大线索，有人在里面开挖了一条通向天安门的隧道，杨诚和张汉超发现隧道还没有完工，决定暂时不要打草惊蛇，继续等待敌人出现。而两人的谈话被一个小孩听见了，两人一路追着小孩，却见到了小学校长庄图宇。

张汉超二人有所不知的是，这个庄校长就是一个隐藏很深的特务，他利用教育界名流的身份打掩护，地道就是他组织人挖的，得知了公安找麻烦，庄校长立刻让特务们停手。周副局长带领专案组讨论案情，江鹏暂时找不到踪迹，而地道距离地下排水系统很近，杨诚猜测特务很可能是要炸毁天安门城楼。

王黎生通过准确的工程学计算否定了杨诚的猜测，张汉超决定双管齐下，一边继续追查江鹏这个人，一边盯紧地道口，等待特务继续完成工程。杨诚专门把李文蕾调了过来，两人佯作情侣在公园内四处观察，但等待了一天，也没见到特务的踪影，两人都觉得有些意外。

张汉超分析可能敌人已经察觉，因此地道这条线索已经断了，索性让公安局把江鹏的模拟画像作成通缉令四处张贴，这样的做法收到了效果，一所小学来举报林鹏曾经去他们那里应聘过，而且拿着林思学的推荐信。特务江鹏要做小学老师的动机无从分析，接下来还有三所小学也反应江鹏有在他们学校应过聘。

特务刘权在报纸上用暗语发布了信息，庄校长知道保密局来了人，按照约好的地点和刘权见面，二人在餐馆里简单谈了几句，又来到了庄校长担任校长的府右小学密谈。庄校长现在是国民党派遣在北京的特务站长，刘权先是责备了庄校长派林鹏擅自行动，见庄校长面色不善，转而谈及下一步的打算。此时，专案组在北京城内到处走访小学，想要挖出江鹏的线索。

刘权带来了毛人凤亲自下达的命令，让北京站的特务利用十一国庆针对天安门城楼上的新中国领导人发动一次行动，以引起国际舆论强烈反响，这次任务分别由刘权和庄校长担任正副组长。恰在此时，走访小学的张汉超来到了府右小学，庄校长出了密室，先是否认江鹏来应过聘，后来又说记不清。当张汉超走到书柜，也就是密室门口的时候，庄校长满脸紧张。

张汉超带着应聘档案离开，庄校长才返回密室，刘权告诉他，需要接的两个外国专家对行动非常重要，让庄校长亲自去接这两个人。专案组汇总情况，发现江鹏一共去了六所小学应聘，全部用了假地址，真实动机仍然不明，专案组只能从档案入手，再行查找。

庄校长请了江鹏喝酒，告诉要送他出北京，二人倒有一番惜别之情。第二天一早，庄校长和司机一起送江鹏去火车站，但火车站查得非常严，江鹏没敢试，折返了回来。专案组彻夜查找档案，终于有一份投诚人员名叫姜彪的档案引起了王黎生的注意。而在此时，庄校长让司机在出城的各个关口尝试，发觉全城都是戒备森严。

江鹏只能暂时待在庄校长办公室后的秘室里，刘权得知这个情况，暗暗起了杀人灭口的心思。专案组查找江鹏其人的工作仍在进行，通过找到以前投诚的特务头目询问，得知王黎生发现的姜彪是外勤人员，他的特征和江鹏很相似，杨诚怀疑他就是江鹏，专案组在这条线索上终于取得了进展，开始全力寻找江鹏。

专案组来到北京市公安局，和局里的人员协同，在公安局的档案里大海捞针一样寻找符合江鹏特征的人。与此同时，刘权化名为林思学的学生段飞，亲自来到了公安部找到张汉超，称希望他能为老师报仇，他的一举一动没有什么问题，但对时间很敏感，张汉超和李文蕾对他也有所警觉。档案查找工作仍在继续，若干相似的人被找出来，但还是没有发现江鹏。

刘权从庄校长口中得知江鹏已经回到了黑芝麻胡同的家中，他准备好了手枪，荷枪实弹来到江鹏家里，江鹏不在家，就等在客厅等他返回。与此同时，公安局已经找到了疑似江鹏的某人，专案组四人一起赶赴黑芝麻胡同，还没进江鹏家的门，正碰上了鬼鬼祟祟的江鹏，江鹏撒腿就跑，杨诚连忙去追，张汉超则小心翼翼进入江鹏家中搜查。

刘权赶紧逃进了同院耳朵很背的老两口儿家里，张汉超和王黎生在江鹏家中一番搜索，发现了林思学的推荐信等一干物证，证明了屋主人的身份就是江鹏。回到部里，杨诚也是初战告捷，抓获了江鹏，但江鹏看上去心理素质极好，不易对付。张汉超提审江鹏前，再次来到他的房间里寻找证据，寻找此人的心理弱点。

王黎生复原了从江鹏家中搜出的残缺纸屑，正在清代排水系统的图纸。而杨诚从法医那里拿到了林思学身上伤口与江鹏的匕首完全吻合的证明，证据现在已经在确凿，但江鹏仍是坚持抵赖，拒不配合专案组的审理。

尽管对江鹏进行了政策攻势，但他仍然不闻不顾，张汉超分析他的心理，知道他抵抗不了多久，告诫专案组众人多一点耐心。周副局长也叮嘱专案组两条腿走路，不能放松其它线索的搜集。而庄校长得知江鹏被捕，怕他把自己供出来，和刘权商量想办法给看守所里的江鹏带话，让他把一切都承认下来。

庄校长派了一名特务，伪装成他早有安排的犯人内线的家属，将一盒药带了进去，药丸内暗藏了字条，指示这名特务想办法接触江鹏。此时的王黎生和杨诚想了一个主意，打算派人卧底到看守所，伪装成被抓的特务套取江鹏的供词，但专案组经过讨论，张汉超否决了这个提议。

庄校长准备好了收音机、电台联络密码等东西，准备放到江鹏家附近一处房内，再通过监狱里传递口信，内外合谋让江鹏把一切事应承下来，摘清外面所有的特务。监狱内，特务巧妙地把消息传递给了江鹏。庄校长带着司机来到一处空屋内按江鹏的习惯布置了房间，江鹏在第二天的提审中果然做出了一副打算坦白的架式。

江鹏交待自己是组长，有两个下属，同时住宅附近还有一处房间用于和台湾联络，并把详细的地址提供给了专案组，王黎生和张汉超急忙赶往那处房间。而这里庄校长和司机刚刚将房间仔细地布置完成，而司机却落下了自己的烟，二人连忙回去取，险些和张汉超撞个对面。张汉超和王黎生开始在房间内取证。

张汉超二人忙完了回到部里，杨诚也把江鹏交待的另两个特务提审完毕，两人交待通向天安门的地道是他们挖的，现在似乎一些的线索都终结于江鹏等三个小打小闹的特务，专案组也大感蹊跷。就在此时，刘权在密室内向庄校长透露了此来的真正意图，他要用保密局藏在北京的一门迫击炮，在国庆时炮轰天安门，现在只差庄校长把两个外国用炮的专家接来。

虽然有一切太过完美的感觉，但江鹏案证据确凿，还是被上级结案了，专案组也荣立了集体三等功。张汉超心里一直觉得不对劲，特地向周副局长做了继续暗中调查的请示。刘权和庄校长仍在加紧活动，张汉超一个人又去了江鹏那处房间。

张汉超在房间内，一面四处重新翻查一边仔细琢磨案情，但没发现什么明显的漏洞。另一边，庄校长来到了教堂，他嘱咐司机在四周巡视，自己来到了忏悔室向神父忏悔，当他说出了接头暗号，神父把他领进了一间秘室，秘室内一个神秘的枪手正在练习装卸枪支。

神父和枪手正是所谓的外国专家山口隆一和李安东，两人得知了保密局的任务细节异常兴奋，神父李安东提出他可以找到一处东交民巷的房屋架设迫击炮，正好离天安门一公里，山口要求庄校长准备好三号药包，以便炮弹准确落在天安门城楼。庄校长带回了专家的要求，刘权为了稳妥，决定向台北发报求援。

电文从北京发出，台北保密局的电讯室经过转译，辗转到了张岚手中，张岚看到这封不知内容的密封信件，若有所思。毛人凤接到密电大感兴奋，他让手下人务必保证三号药包交到刘权手中，决定放弃用潜伏人员去搞，而是利用空投的办法来实现。

李文蕾所在的电讯组截获了电报，但密码无法破译，李文蕾敏感地意识到这是一个全新的联络人和密码，公安部的信号采集车出动，但无从找到发报的具体地点，李文蕾拽上杨诚去找张汉超反应情况，张汉超仍在江鹏的房间内苦思冥想，却不料杨诚的一句无心之语提醒了他。

张汉超立刻到了看守所紧急提审江鹏，在一些细节问题上，江鹏果然露出了马脚，张汉超没有说破，而是把专案组成员召集起来，一起和周副局长开了一个会，他把两处房屋搜来的证据拿出来逐一对比，终于使大家明白了破绽所在。周副局长决定，继续提审江鹏，一定要打开突破口。张汉超让李文蕾想办法全力查获电台。

刘权知道江鹏早晚会暴露，他决定彻底地斩草除根。利用监狱里的内线，刘权让庄校长写了字条，哄骗要营救江鹏，让他吃下一颗中药，江鹏服药后立刻身亡，而且让监狱内线也服用毒药。鉴于送药人将成为公安的新线索，刘权让庄校长把送药人也骗到一个地方，他要亲自射杀。