医院派人把中毒的哨兵的检测结果送来，白玲发现他们中的是美国研制的一种毒药，和水管接头处麻绳上的毒药一模一样，郑朝阳因此断定老黄有重大嫌疑，决定再次审讯齐拉拉，齐拉拉试图逃跑，被郝平川当场抓获。
老黄下毒行动失败，只好回来向国民党军统特务头子尚春芝复命，尚春芝代号兰花，她知道老黄已经暴露，让他赶快去黑森林转移那里的军火，一旦发生不测，就把军火全部炸毁。郑朝阳当面解除了齐拉拉的嫌疑，可还是把他关起来掩人耳目。
郑朝阳和白玲假扮商人夫妻，要租下老黄居住的院子，房东敲开老黄的房门，郑朝阳和白玲进去看房，老黄很警觉，手始终插在口袋里，郑朝阳一眼就看出他握着手枪，假装不动声色走到老黄身边，欣赏他身后的那副“万马奔腾”的画作，白玲连连催促，郑朝阳假装离开，趁其不备把老黄制服。白玲赶忙把郝平川等人喊进来，郝平川从床下搜出一箱炸药，老黄见大势已去，他吞下一颗毒药自杀而死。
郝平川从老黄的房间搜出一部电台，郑朝阳发现未烧尽的纸条，白玲就用在苏联学过的技术，用火烤的方法把纸条上的字恢复，上面写着黑森林，郑朝阳得知齐拉拉搜集了很多旧地图和旧杂志，就带白玲和郝平川来到齐拉拉家里，从中发现黑森林就是保定的大虎沟，那是敌军的军火库，罗勇立刻下令端掉大虎沟的军火库，战士们以迅雷不及掩耳之势把隐藏在那里的特务一举歼灭。
秦招娣急匆匆来尚春芝汇报，尚春芝谎称今天是秦招娣的生日，亲自给她做了一碗长寿面，事先在面里下了毒，尚春芝把手上的兰花戒指戴在秦招娣手上，还把她的军统特工证件放到秦招娣身上，尚春芝当年收留了无家可归的秦招娣，就已经想好了这一天。
战士们很快发现了秦招娣的尸体，郝平川对现场进行勘察，认定死者是女特务尚春芝，可白玲却不以为然，因为现场没有打斗的痕迹，唯一能证明其身份的就是尚春芝的特工证件，白玲从死者手上的戒指和她指甲里的泥垢断定死者不是尚春芝，郝平川不服气，和白玲据理力争，白玲当面指出郝平川办案程序不规范，不带手套也不封锁现场，导致案发现场足迹混乱，郑朝阳极力替郝平川说情，罗勇同意白玲的建议，决定把办案规范化必须提上议事日程，让他们把这个案子交给当地同志继续查办。
1949年1月21日，傅作义率军起义，解放军正式进驻北京，国民党军队全面撤出去。郑朝阳，白玲，郝平川和代数理等学员坐大轿车前往北平赴任，眼看北平城就在眼前，学员们即将各分东西，大家都不舍得分开，郑朝阳当即决定每年聚会一次，就定在他们到黄泥村报到的日子，学员们一一握手告别。尚春芝化身秦招娣，她租了一辆马车前往北平，谎称要去投奔二叔，向车把式打听北平的情况。
郑朝阳和郝平川来北平市警察局办理交接手续，徐汉成局长带领所有警员到门口迎接，热情地把他们迎进办公室，对郑朝阳点头哈腰，郑朝阳当面揭穿他是国民党保密局的专员，徐汉成连连辩解自己也是被逼无奈，郑朝阳让他把自己知道的所有事都一一整理出来，徐汉成吓得一溜烟躲走了，郑朝阳把警员三儿叫来，三儿跪倒在地连连求饶。