橫尾闊懷疑瓦格納在受雇于他之后在德國又找了新的買家，瓦格納堅決予以否認，橫尾闊逼他交出配方和種子，瓦格納覺得自己現在處于危險的狀況之下，交不交出種子他都沒有好下場，橫尾闊承諾不會忘恩負義，瓦格納答應交給他種子，配方要等自己確定安全的情況下再交出來，而且不許他傷害保羅。
藤山沒有在工兵隊查到山本這個人，橫尾闊猜不出自己遇到的那個男人是誰，藤山提醒他把工人們都殺掉，橫尾闊想等檢驗結束后再行動，因為標本太難找了。瓦格納回實驗室取毒氣種子，向海音勸他先給橫尾闊假的種子，今晚就可以安排他安全撤離，向海音和石田太郎閑聊起在日本的生活，她的母親被日軍的戰機炸死，石田太郎很內疚，不許她再說這些，否則會向橫尾闊匯報。
通訊員發現電報機的兩個零件被破壞，根本沒有辦法修好，橫尾闊立刻讓他下山再運一臺回來，橫尾闊擔心有變，趕忙帶藤山去實驗室，拿走了瓦格納的毒氣種子，他不相信，要親自驗證一下結果，就帶瓦格納來到關押工人們的山洞，隨機找出一個工人實驗，向海音心痛不已，她含淚背過身去，工人掙扎了幾下，就倒地而死，橫尾闊很滿意，讓瓦格納回實驗室提取一公斤的毒氣，并承諾支付一萬美金的酬勞，譚廠長大罵橫尾闊沒有人道，橫尾闊讓藤山用毒氣溶液做成彈頭，晚上驗證實驗結果。
瓦格納連夜做實驗，石田太郎一直在旁邊監視著他的一舉一動，還沒收了實驗室的鑰匙，向海音發現瓦格納偷偷藏了一小瓶毒氣溶液，想要回來替他保管，瓦格納堅決不同意，向海音對他曉之以理動之以情，瓦格納才拿出來。
向海音立刻來找信芳，勸她一起離開，信芳堅持要毒氣種子，否則絕不離開，向海音無奈，只好把那一瓶毒氣溶液交給信芳。
一路上，鞏大河小心翼翼四處躲閃，費勁九牛二虎之力才成功躲過日軍搜查隊的重重封鎖，他不顧一切沖下山，來到八路軍的聯絡點，可是那里空無一人，鞏大河只好到老鄉家里借馬，要去獨立團根據地報信，老鄉懷疑他是漢奸，把他捆起來，鞏大河極力辯解，反復聲明自己是八路軍戰士鞏大河，老鄉更懷疑他，因為他們知道的鞏大河是靠撈魚救人的百姓，根本不是八路軍，鞏大河百口莫辯，老鄉想起鞏大河曾經救過一個女人，立刻找她來證實，那個女人覺得他比鞏大河瘦，而且只記得鞏大河屁股上有疤，老鄉確認無誤后，趕忙給他找了一匹馬，鞏大河馬不停蹄趕往獨立團的駐地，可是他找不到，就來找李家村的老鄉打聽，結果一無所獲，鞏大河靈機一動只好冒充偽軍，老鄉嚇得趕忙叫來其他人，把鞏大河抓了起來。
藤山帶隊來到關押公認的山洞，讓他們每人都說那句“我叫山本，是工兵隊的”，橫尾闊躲在一邊一一確認，眼看輪到孔方了。突然有士兵向橫尾闊匯報，保羅要投降，橫尾闊只好過去，讓向海音過來翻譯。
保羅首先用德語對向海音說明，他早就發現信芳和向海音調換了身份，而且他們有共同的目的，都是反對法西斯的，保羅請求向海音的幫忙，把日軍制造毒氣的證據交給他的上級“共產國際”一份，還把在北平的地址告訴向海音，讓向海音向橫尾闊謊稱他是德國激進勢力的間諜，而且瓦格納根本不知情，橫尾闊聽不懂德語，向海音就胡亂編了幾句應付過去，橫尾闊也讓他說了一遍山本說的話，就讓他回去休息了。
石田對信芳做了全面檢查，發現她已經徹底康復，可是還在假裝身體虛弱，就是不肯下床。李家村的交通員押著鞏大河來見楊全儒。
保羅承認是他破壞的電報線路，橫尾闊堅決不信，他覺得另有其人，松下想起來昨晚只有信芳的房間沒有進去搜，因為向海音攔住他，并且聲明橫尾闊剛剛查過，橫尾闊招來信芳和向海音問話，斷定電路和電報機都是信芳破壞的，信芳拒不承認，橫尾闊也無可奈何。
鞏大河把虎頭山軍事布防圖交給楊全儒，并轉達了孔方的計劃，務必在凌晨四點對虎頭山發動總攻，可是楊全儒聽信了日軍散布的謠言，已經派獨立團準備伏擊日軍運輸武器彈藥的汽車，現在調動部隊改變作戰計劃根本來不及，鞏大河追悔莫及，如果不是自己路上耽誤時間，就不會出現這樣的狀況，可是等到明天中午日軍的電臺一到，向海音就徹底暴露了，鞏大河苦苦懇求，又不能放回去通知孔方行動有變，楊全儒也無可奈何，只能提醒鞏大河要顧全大局，他會讓戰士們在山頂放八聲炮，把總攻時間改為晚上八點，孔方一定能明白炮聲的含義，鞏大河也只好照辦。
楊全儒率獨立團的八路軍伏擊了日軍的武器運輸車，卻發現卡車是空的，戰士們身中毒氣，傷亡慘重，楊全儒立刻想上級匯報，橫尾闊已經制造出神經性毒氣，請求攻打虎頭山。
深夜，譚廠長協助孔方轉移工人們，向海音帶瓦格納偷偷來到樹洞，和譚廠長，孔方匯合。
孔方在等獨立團的總攻，大家里應外合撤出虎頭山，眼看約定的時間就要到了，沒想到卻聽到獨立團的八聲跑響，孔方知道這暗示著情況有變，只能讓工人們再原路返回山洞，向海音決定冒險返回山洞穩住橫尾闊，否則所有人都得暴露，瓦格納擔心她明天就會暴露，孔方想半路營救向海音，并向她說明了詳細的計劃。
橫尾闊聽到炮聲嚇了一大跳，哨兵沒有發現異常，也就是警示炮，就在這時，松下去給向海音和瓦格納送早飯，發現他們倆都沒在，橫尾闊趕忙帶隊出來查看，就看到向海音和瓦格納一早出去散步，還順便采了一大束野花，神情自若地返回來，橫尾闊追問他們怎么知道口令的，向海音自稱是自己猜出來的，橫尾闊警告向海音，在她的身份驗證前不許離開山洞。
孔方做好了營救向海音和迎接瓦格納的方案，孔圓和閆學武他們各自行動。與此同時，橫尾闊接到沒見過的驗證信息，向海音是假冒的，橫尾闊欣喜若狂，立刻讓藤山把向海音叫來喝茶，讓她交代自己的身份和目的，向海音不卑不亢，還把藤山攆出去，要和橫尾闊單獨談談，向海音謊稱自己沒有組織，是受佐爾格的派遣來調查橫尾闊制造神經性氣體的事，而且佐爾格已經死了，向海音還按照孔方的指示編造了佐爾格認識的過程，并且準確說出橫尾闊和佐爾格第一次見面的細節，向海音娓娓道來，橫尾闊陷入深深的沉思之中，向海音用催眠的手法一步一步走近橫尾闊，用槍把他打暈，藤山沖進來把向海音一舉抓獲。橫尾闊醒來讓藤山把向海音送出山，再設法送回東京，因為他知道佐爾格在東京接受秘密審判。
孔方帶陸達和閆學武勘察地形，并用杠桿的原理擺好十塊石頭，做好了營救向海音的準備。
楊全儒發現日軍的瓦斯部隊沖在最前沿，決定改變戰術，調集炮兵先把瓦斯部隊打垮，在趁機發動進攻，鞏大河也請求參戰。
時間一分一秒過去了，孔方，陸達和閆學武一直等在出山的必經之路上，終于，他們看到藤山帶隊押送向海音越來越近，孔方吹哨子示意，陸達和閆學武一起向下狂扔石塊，向海音成功躲過了石頭，日軍被砸得鬼哭狼嚎，暈倒在地，閆學武趁機救出向海音和孔方匯合，四個人一起逃走，藤山和幸存的日軍緊追不舍，松下立刻回去向橫尾闊報告，還帶上毒氣筒返回去抓人。
孔方利用虎頭山魔圈的有利地形和日軍周旋，陸達和閆學武兩次在同一個地方埋好地雷，日軍躲閃不及被炸得暈頭轉向，孔方不許陸達還擊，現在主要目的就是和日軍拖延時間，一直到獨立團總攻的時間，孔方一行人找到固定的標志物，然后沿著一個方向行進。
藤山發現越來越不對勁，他們一直在繞著圓圈跑，等他反應過來，孔方等人早已沒有了蹤影，藤山擔心中埋伏，只能等在原地等援兵，松下帶隊趕來，才發現藤山他們迷路了，他提議大家排成隊形，依次走出去。
晚飯的時候，炊事班發現多出來兩個窩頭，橫尾闊立刻帶人來山洞，發現封條有人動過，就打開密室進去仔細查看，很快發現了被堵上的地道，孔圓和孫國亮聽到日軍挖地道的聲音，趕忙從古墓里撤出去。
橫尾闊下令控制住地道，就帶人順著地道巡查了一遍古墓，就把工人們都趕緊去，并用毒氣封住了兩個洞口，讓工兵隊把地道口封死，還讓石田太郎去實驗室拿毒氣溶液，石田看到毒液，想起了向海音講過的話，他于心不忍，看著自己的畫作，腦海中是無數個被毒氣毒死的無辜的人，他猶豫不決。
與此同時，楊全儒率隊趕往虎頭山，孔方一行人遭遇日軍的搜查隊，他們且戰且退，閆學武讓陸達掩護孔方和向海音先撤走，他反方向引開日軍的注意。