解放前夕。
一列奔馳的火車上，十一二歲的王斌沉默地拿著父母的合影照片看著，在嬉鬧的環境中顯得很安靜。當火車到達車站，沒想到的是，小王斌卻親眼看見來接他的父母在火車站被飛馳而來的吉普車接走。匆忙之中，王斌的父親給他留了一張紙條，請另外的接站人員轉交。
原來，根據代號“狼牙”的線報，在國統區某地的別墅里，軟禁著一批以卞老和韓江北夫婦為首、正進行一項能極大提高軍隊軍力的核心技術研究的科學家們，他們將要被送到臺灣。我營救人員將韓江北夫婦救出。卞老為了掌握一部分已經被國民黨帶走的資料，將計就計，繼續跟隨國民黨看守人員撤退。
韓江北夫婦被救出后，國民黨某諜報組織頭目“老爹”氣急敗壞，布置人馬一定要將韓江北夫婦搶回，因此派得力干將周新宇派人到解放區去執行這次任務。而我方負責人馮云山緊急召回王斌父母，讓他們專門保護韓江北一家。而且期望，這次要引出潛伏在解放區的敵特，將他們一網打盡。
周新宇狂妄地表示，如果搶不回韓江北夫婦，就給共產黨留兩具尸體。
在火車上，周新宇、廖文楓和王斌父母展開了一番智謀與武力的較量……周新宇假扮人質，王斌母親救了他，卻被他殺害；王斌父親為了阻止火車爆炸，也壯烈犧牲。
當王斌父母在和敵特斗爭的同時，已經被馮云山接了回來的小王斌，拿著爸爸媽媽給他的紙條在辦公室睡著了。紙條上，是爸爸給他的留言：斌兒，爸媽工作忙，陪不了你。別怕黑，我們永遠在你身邊。
忽然，照片“啪”地掉在了地上，小王斌心靈感應般地喘不過氣，神態恐慌。馮云山正在詫異，電話鈴聲響起，一種不好的預感涌上了馮云山心頭——小王斌的父母犧牲了。追悼會上，馮云山把兩枚軍功章別在了小王斌的胸前，他告訴小王斌：你的父母都是戰士，隱蔽戰線的無名英雄！但小王斌哭鬧起來：我不要英雄，我只要爸爸媽媽……
數年后。燕寧大學戲劇社里，王斌和韓曉琳正在排練著《雷雨》。鋼琴聲響起，彈鋼琴的音樂指導老師竟然是周新宇！原來，當年周新宇因為擅自行動，被判刑六年。刑滿后，老爹告訴周新宇，韓江北夫婦當年并沒有被炸死，而且韓已經成為大陸“龍興工程”的總工程師。周新宇發誓報仇，他在潛伏大陸多年的廖文楓的介紹下，老道的老牌諜報人員周新宇搖身一變成為王斌韓曉琳所在大學邊上一家樂器店的老板，而且成為了大學戲劇社的音樂指導，成功地接近了王斌和韓曉琳。
戲劇社里，王斌在表演時發現，人的各種情緒變化都會對應固定的表情，從而鍛煉了自己敏銳的觀察力。王斌除了學習表演，還學習拳擊等各種專業技巧，韓曉琳為了追隨王斌，總是像小尾巴一樣跟著他，王斌學習什么，她就努力學習什么。王斌按照父母隱蔽戰線情報工作者的目標來培養自己，但韓曉琳對他的追隨和學習，也無意中讓自己具備了情報工作者的一些基本素質。周新宇把這一切看在眼里，決定讓韓曉琳成為自己復仇的利刃。
畢業臨近了，在幾名發小玩耍的老地方——碉樓內，韓曉琳、林濤濤和楊可給王斌舉辦了生日聚會，幾個年輕人說起畢業后的理想，韓曉琳以為王斌會和她一樣選擇去繼續進修戲劇，但出乎意料的是，王斌說他自己已經有了選擇，只是現在還不能說。韓曉琳以為王斌并不愛她，傷心之余，流著眼淚來到話劇社彈著鋼琴。周新宇和藹的安慰韓曉琳，并表示要找王斌談談。當他來到王斌家，震驚地發現了王斌父母的照片。
周新宇發現了王斌父母就是當年讓自己行動失敗的直接交鋒對手。為了挑撥韓曉琳和王斌的關系，周新宇告訴韓曉琳，王斌的父母因為救韓曉琳一家三口而犧牲，王斌不能原諒這種傷害，因此才會拒絕韓曉琳。韓曉琳傷心欲絕，決定孤身去蘇聯進修學習戲劇。
馮云山和徐公道等人召開會議：我“龍興工程”進入關鍵攻堅階段，根據情報，國際間諜組織，以及老對手K3組織，都將采取行動。面對新的形勢和反諜工作的需要，需要立即補充新生力量和相關特殊人才，以配合徐公道等小組的行動。于是，各種人才資料送到了徐公道面前，他決定進行一場測試，來選拔人才。
備選人員在大禮堂集合，低聲議論著。王斌沉默不語，肖天明玩著手表，楚靜清高地站在眾人之外。突然一聲槍響。禮堂里一下子安靜了，瞬間所有人沖出門外。一具血淋淋的尸體趴在地上，兇手已不見蹤影。隊員們先后趕到，全都傻眼了。楚靜宣布，大家退后，保護現場！徐公道帶人匆匆趕到，隊員們趕緊站成一排。徐公道一個一個地質問，是誰殺了被害者。有的隊員說不知道，有的隊員說不是我。楚靜分析說，從聽到槍聲到跑過來，所用的時間不到二十秒，兇手根本不可能逃走。所以，不能排除自殺的可能。肖天明突然笑出了聲，說假設尸體正面受槍，那么根據力學的慣性原理，正面受槍的人通常會躺在地上，可為什么這具尸體是趴著的呢?王斌一語道破，這是徐公道的測試。戰士死了，徐公道卻任由隊員對著他的尸體評頭論足，這種荒唐之所以能夠被容忍就在于，這只是一個測試。徐公道欣慰地笑了，看中了隊員里的幾個苗子，王斌、楚靜和肖天明，并逐一地找他們談話。當得知王斌就是馮云山的養子時，他覺得，有必要先征詢馮云山的意見。
徐公道找到馮云山，告訴他王斌也遞交了申請，馮云山對王斌咬加入這個行業心情復雜。
王斌對馮云山表示，他從馮云山身上能感覺到一種人格力量的吸引和感召，他愿意去投身這樣一個甘愿埋葬自己青春、智慧和理想的秘密事業，他要和父母的生命融為一體，尋找他們的靈魂，而且他為此準備了多年。馮云山在黑暗中默默思考了良久，終于答應了。
馮云山到香港去接頭我黨的潛伏人員禿頂，周新宇發現了禿頂的破綻。馮云山根據禿頂的情報，得知K3在國內還有一個秘密據點——翠竹山莊。
周新宇告訴廖文峰，大陸需要人手，該調凌蘭來了。廖文峰指責周新宇，不該不擇手段地利用凌蘭對他的感情，讓她去干見不得人的勾當。周新宇反駁說，干他們這一行的，每個人都得有賴以生存的工具，她用大腦，廖文峰用槍，而凌蘭用的就是身體。這些都是工具，就象空氣和水，想活下去就缺不了這些，沒有誰比誰高尚，也沒有誰比誰低賤。
肖天明在溜冰場討好女孩，被當做流氓犯送進了派出所。恰好，雷鵬在路上見義勇為抓小偷，卻和一個同樣正義感的姑娘田曉梅不打不相識，兩人也扭打進了派出所。肖天明和雷鵬在派出所里沖撞起來，肖天明一下撞翻了插滿小紅旗的大板子。公安驚呼，這是他半個月才弄好的標識，肖天明卻撿起地上的小旗子，一面一面地往板子上插。楚靜和現場的人都圍上前，詫異地看著。過了一會，上面的小旗子已經插好了一大半。肖天明插得越來越快，沒多久，大板子的小旗子已經恢復原狀！雷鵬對肖天明的超常記憶力佩服不已。肖天明不屑于雷鵬這個傻大兵，但是他沒想到，接下來雷鵬就去找了馮云山報道，并誤打正撞地被馮云山看中，成為了他的戰友。
凌蘭來到了燕寧，見到周新宇，分外依戀，表示要永遠留在周新宇身邊，幫助他。周新宇卻說不行，凌蘭不僅要走，而且要走很遠，她要去蘇聯代替韓曉琳留學，這就是任務。
在韓曉琳離開燕寧的前一晚，王斌來到她的窗下，情難自禁地拿出韓曉琳送他的口琴輕輕地吹起了蘇聯歌曲《小路》……在火車站，韓曉琳左顧右盼，依然沒有等到王斌的身影。她留了一封信讓林濤濤轉交給王斌。
此時的王斌，已經在集合去訓練基地的大巴車上了。同車的楚靜注意到沉默的王斌，并對這個男孩產生了極大的好奇心和更多的關注。
在火車上，韓曉琳被周新宇直接劫走了……凌蘭拿走了韓曉琳的身份證明，替換了韓曉琳去外地戲劇學院報到。