故事发生在20世纪60年代的一个冬天。

一幢小楼孤零零的陷在香港的夜幕里，来自定欧洲的华裔舰艇动力专家正在等候北京方面的接应者张晓明，然而却突然遭到了台湾特务的袭击。专家本人侥幸脱险，与他同行的 两个学生却被杀害了。

就在这个事件发生的前后，总部侦察员骆战等人正在红旗宾馆严密监视一个刚刚潜入北京的敌特，但奇怪的是这个监视对象没有任何动静，却又匆匆离开了北京。不过另一个被我方长期监视的特务，红旗宾馆服务员毛阳终于浮出了水面。

张晓明在香港没能接应到专家，却遭到了敌特的跟踪。他立即与总部驻外机构负责人朱学峰紧急见面。汇报了专家遭遇意外的情况，由于情况不明，朱学峰要张晓明隐蔽待命，由自己立即向北京总部汇报。但是更令人震惊的事情发生了，第二天张晓明在香港还是落入了台湾特务手中。从敌人对他的审讯中可以得出结论，敌人显然已经完全掌握了那个华裔舰艇动力专家的任务和行程安排。倍感震惊的张晓明寻找机会破窗跳楼，摆脱了敌人。

基本上已经赋闲在家的总部反间谍专家许子风，这天在家里接待了反间谍局的局长崔志国和副局长秦全安，然后被带到了郊外射击场，在那里他和骆战一起，被告知了香港发生的事件及其背景：鉴于台湾海峡的复杂形势，我海军正在实施代号"512项目"的计划，以提升潜艇作战性能，华裔动力专家就是回国帮助解决一系列尖端技术问题的。为此，由我某舰艇动力研究所为主，还成立了专门的"协调小组"。就是这样一项高度机密的工作竟然被敌人所知晓，这只能得出一个结论，在我们内部有间谍。

许子风和骆战接受了总部下达的任务：奉命进入到"协调小组"之中，尽快找出这个间谍，确保"512项目"顺利完成。许子风见到了动力研究所所长马知远，详细询问了专家行动日程的知情者范围，显然这个范围很小。许子风感到事情不是那么简单了，他立即命令骆战转移了原来的郊外办公地点，迁到了城里箭杆胡同的一个小院里。

鉴于香港的情况复杂，朱学峰约见了另一个外派人员蓝美琴，向她传达了北京总部的指示：先接替张晓明护送华裔专家安全入境，随后准备回北京，协助许子风的工作。

　一架从广州至北京的中国民航班机上，许子风的女儿、空姐许婉云发现一个叫陆一夫的华侨似乎故意在引起她的注意。就在他们降落在北京机场的时候，陆一夫竟然晕倒了。在机长和同机的民航工作人员郭林的安排下，许婉云护送陆一夫去了医院。

船舶动力研究所机要档案室主任李景，是许子风的前妻，她以前也是反间谍局的干部。这次，许子风的工作就首先从李景所在的机要档案室开始了。关于"512项目"一系列绝密的会议纪要都存放在这里。李景对许子风的到来同样充满了警惕，立即将此事向保卫处长范仕成进行了汇报，范仕成对许子风直接进入机要档案室显然非常反感。

按照崔志国的指示，许子风和骆战一边圈定怀疑范围，一边开始了大量相关档案的阅读，力图从中找到蛛丝马迹。同时迅速逮捕了一名代号"蜥蜴"的潜伏特务，以寻找侦破的突破口。虽然对他的审问没能得到什么有价值的东西，但却再次证实了我们内部有一个间谍的存在。

红旗宾馆的毛阳，虽然再次进入了我方视线，但对这个狡猾的特务的监视，始终没有取得进展。

骆战成天陷于浩瀚的档案材料之中，不免有些怨气，这令本来就对工作要求极其严格的许子风感到不满，于是一些小冲突不断发生。不过有一次他们在箭杆胡同附近的人民餐厅吃饭时，骆战碰上了多年不见的女同学王晓京，看到王晓京对骆战的过分热情，许子风竟然像一个父辈一样鼓励骆战"大胆的上"，这让骆战看到了这个怪老头的另一面。

许婉云对父母的离异始终无法理解，这天她来到李景独居的家中，看着李景孤独的生活现状，再次好意劝妈妈和爸爸复婚。李景生硬而苦涩地拒绝了女儿。

北京的金属铸件厂里，潜伏特务周为民突然接到台湾指令，让其考虑发展下线，准备春节期间在北京进行一次破坏活动。虽然具体行动目标和方案还不知道，但对共产党心怀仇恨的周为民大喜过望，连忙和另一个潜伏特务庞艳取得了联系。

已经将华裔专家安全送入国内的蓝美琴，正在准备奉命回国协助许子风工作了，却突然被朱学峰再次约见。原来过去我方的一名合作者黄伟业，突然与朱学峰见面，声称台湾情报机构有一个高层人士准备投诚，迫切希望与我方人员见面，并愿意提供大量情报。由于真假难辨，朱学峰请示总部后，决定让蓝美琴暂留几天，参与他和投诚者的见面。

　在黄伟业的安排下，朱学峰、蓝美琴在香港与台湾情报机构一个叫但戈然的人如其见面了。但戈然表示愿意以情报换取回大陆定居，令人吃惊的是，他不仅知道我方"512项目"的几乎全部进程，甚至对香港出事以后我方对事件的基本判断以及怀疑范围、许子风和骆战的进入等等也了如指掌。于是，但戈然的真实身份已经毋庸置疑了。

当晚，接到香港的汇报后，崔志国和秦全安紧急召来许子风、骆战，指令他们立即去香港，与但戈然进一步接触，以摸清对方的底牌。许子风一方面安排骆战先期去香港，另一方面再次查看档案，并再次找到过去是自己联络员的李景，让她帮助回忆是否听说过但戈然这个人，为香港的见面进行准备。

特务周为民开始物色自己的"下线"，他抓住了同车间的技术员郑克信的弱点，与庞艳一起开始拉其下水了。那个叫陆一夫的华侨似乎因对许婉云产生了爱慕而仍留在北京，并开始寻找与许婉云接触的机会。

先期到达香港的骆战，对蓝美琴这样一个漂亮开朗的战友感到吃惊。不过紧接着便在为与但戈然的见面所进行的前期准备中发生了争执，这让骆战从中领略到了她的另一面。

　陆一夫再次来到北京机场，终于见到了刚飞行归来的许婉云，并以感谢上次许婉云的帮助为名送上了一束鲜花，这让许婉云对她产生了初步好感。

许子风随即到达香港，在察看了周围环境和听取了蓝美琴的意见之后，不顾骆战的反 对，立即否决了已准备完毕的见面地点，重新选定了一个处于闹市中心的写字间。骆战在对许子风和蓝美琴"一个鼻孔出气"感到挺不舒服的同时，也感到了自己这样一个反间谍战线"新手"的压力。

在金钱和美色的诱惑下，郑克信已经被周为民和庞艳成功控制住了。

在经过了周密程序之后，许子风终于开始和但戈然见面了。在接连三天的接触中，双方相互试探，经历了一场斗智斗勇的较量，但戈然终于表明了欲回大陆的动机；同时证实我动力研究所内部的确有一个长期潜伏的特务，不过由于这是由台湾情报机关高层直接操控的，因此他并不知道这个特务的真实身份。许子风要求但戈然回台湾尽快了解有关潜伏特务的情况，然后通过朱学峰与自己单独联系。

陆一夫开始频频接近许婉云，甚至暗示为了许婉云，他愿意留在国内工作了。