1950年6月，朝鲜战争爆发。中国的抗美援朝志愿军也应朝鲜政府请求开赴作战前线。沈安铁路系统作为东北的重要运输枢纽，成为敌特分子破坏的重要目标，形势非常严峻。上级要求安东市公安局特别行动处处长郑新民组织成立反特精英小组，以保证沈阳铁路的安全。哈尔滨公安局的侦查员韩立冬，也在此名单之内。
韩立冬登上了开往安东的606次列车，前往安东市公安局报到。在火车上，他因围棋结识了国民党保密局辽东站的特派员周春山。周春山对外声称自己是一名中医，刚刚收购了安东的一间药房。他与韩立冬两人在车上一边下围棋，一边打发时间。
韩立冬无意中捡到了一条红围巾，好心地送还给失主。而这条红围巾的主人就是牡丹江火车站派出所的指导员刘玉娥。两人此时虽还不相识，但韩立冬对刘玉娥的第一印象非常深刻。
突然，正在行驶中的火车遭受到了炸药的攻击导致出轨，车厢内顿时一片混乱。韩立冬和周春山并无大碍，可刘玉娥却受到撞击晕倒了。匆忙之间，韩立冬把昏迷的刘玉娥托付给周春山照顾后就返回现场寻找证据去了。
韩立冬与得到消息后赶来侦查现场的郑新民和安东市公安局特别行动处组长朱定军相遇。根据从现场找到了一枚日本97式90毫米迫击炮弹片，韩立冬推测在列车经过时，有人在附近的老龙山上用迫击炮引爆的炸药。三人来到山上找到了作案地点，并推测出凶手肯定是一个力量非常而且受过专业训练的人，而且附近肯定存有日军的秘密军火库。
与此同时，周春山跟着刘玉娥的救护车一起到达了安东市，与国民党保密局辽东站的站长吴孟林接上了头。周春山怀疑是吴孟林制造了爆炸案，但此事非吴孟林能力所及，推测可能是国民党辽东站站长孙正义所为。周春山立刻回忆起当年孙正义之所以能当上辽东站站长，靠的是伪满洲国的少校情报官独狼，据说这个独狼掌握了关东军为了对付苏联红军修建的秘密军火库，此人的手上有一个狼的纹身，只接受孙正义的单线领导。周春山由此推断秘密军火库可能真的存在，马上命令吴孟林着手调查火车被炸出轨是否乃孙正义和独狼所为。
韩立冬还向郑新民汇报，他在508次列车上一直跟踪行踪可疑的国民党辽东站站长孙正义至大东镇，发现了特务窝点并击毙了特务头子孙正义。可孙正义在辽沈战役的时候就已被我党击毙了。事出蹊跷，郑新民决定向上级反映此事。经过调查，韩立冬打死的“孙正义”其实是我方为寻找日军秘密军火库而打入敌人内部的同志王守成，他的未婚妻就是刘玉娥。
韩立冬得知真相后懊悔不已，主动和郑新民来到刘玉娥养伤的医院承认错误。刘玉娥一时无法接受这个噩耗失声痛哭，而韩立冬也被关进了禁闭室，要求详细写下事发经过。再次回忆起了失手打死王守成的整个经过，韩立冬仍然搞不明白他作为卧底人员，为什么会对我方人员开枪，而韩立冬在王守成身边找到的一枚钥匙也不知到底有何用处。
为了调查近期出现的这些意外事件，郑新民按照上级要求设立特别行动小组，由战斗经验丰富的刘玉娥担任组长，搭档就是破案经验丰富的韩立冬。两人虽然都对这种安排很是无语，但刘玉娥还是从大局出发，暂时摒弃掉了个人恩怨，接受了这个安排。