香井相信了陆从骏设计的假象，对陈家鹄身在被服厂确信无疑．日特决定当晚就对陈家鹄进行暗杀，然而，警觉的相井却另有计划。次日，日本轰炸机将被服厂夷为平地，被服厂中石永伟和军统特工在内无一人生还，相井等人也认定刺杀陈家鹄成功。陈家鹄思念惠子心切，决定帮助林蓉蓉脱颖而出，从而，自己可以被当成废物踢出“黑室”，闫少秋无意间偷听到陈家鹄与林蓉蓉的作弊计划。闫少秋对林蓉蓉颇有好感并主动示好，然而林蓉蓉却不屑一顾。

闫少秋对林蓉蓉的不屑一顾恼羞成怒，随即以匿名信的方式，将陈家鹄与林蓉蓉作弊告知陆从骏。陈家鹄得到一份开除处分通知，满以为计划成功可以离开“黑室”，不想却被陆从骏和杜先生联合上演一出将计就计。陆从骏邀请陈家鹄临走前参加“黑室”中考总结会，在会上，陆从骏揭露林蓉蓉作弊，陈家鹄点破事实真相准备与林蓉蓉共同担当，终无可奈何答应无条件为“黑室”工作。中日武汉会战打响，中国军队决定动员一切人力物力与日军决一死战。

武汉会战岌岌可危，杜先生特意赶到“黑室”，海瑟斯也决定将武汉日军的密码摆到课堂上，希望有所突破。 陈家鹄找到海瑟斯谈心，海瑟斯当面表达陈家鹄对自己对"黑室"的重要性，而且在陈家鹄的帮助下，海瑟斯也明确1比25000验算的破译方法。 相井再次接到刺杀任务，目标就是海瑟斯。相井从萨根处了解到海瑟斯的弱点，于是在重庆多处社交场所打探，同时依据海瑟斯的喜好，安排苏丽珍寻找机会与海瑟斯邂逅。陆从骏意欲放弃陈家鹄，然而，杜先生从海瑟斯处得知，武汉日军密码的破译是在陈家鹄的帮助下完成的，告诫陆从骏要采取怀柔政策。此时，惠子突然生病，并在萨根的安排下住进医院。

萨根从医生处得知惠子怀孕。相井来看望惠子，希望惠子能回国，而惠子则一心等待陈家鹄。陈家燕将陈家鹄的信带给惠子，不想这封信无意间被相井发现，得知陈家鹄未死。身处“黑室”的陈家鹄，由于对惠子和家人的思念意志依然消沉，海瑟斯出于对陈家鹄的同情向陆从骏施加压力。 陈家鹄从海瑟斯处得知萨根可能是日本间谍，惶恐之余更担心惠子的安全，海瑟斯随后锁定密表位置位于重庆饭店，为帮助陈家鹄见到惠子，提议陈家鹄能帮忙分析密表范围，并参与查找密表的行动。

陈家鹄决定参与破译以及抓捕行动。从来电去电中，陈家鹄分析出密表范围，海瑟斯随即将破译结果告知陆从骏和杜先生，慎重考虑下，杜先生批准行动计划，而唯一能确保行动成功的就是陈家鹄。 萨根发现密表丢失。慌乱于自己的暴露，然而，在日特看来他的暴露证明海瑟斯确实身在“黑室”。

萨根被美国大使馆解职，遣返回国前，他再一次利用惠子得到有关陈家鹄的情报并卖给相井，从中大捞一笔。老孙把惠子已经怀孕的消息告知陆从骏，陆从骏怀疑惠子肚子里的孩子是否为陈家鹄的亲生骨肉。 惠子对萨根毫无戒心，将陈家鹄一行人次日在铜元局地区开会的事情全盘托出。陆从骏得知日特对铜元局地区采取了行动，更加深信惠子与日特有关系。林蓉蓉送出信件和假情报，同时也得知惠子怀孕，她决定将此事告诉陈家鹄并向陆从骏隐瞒。