時值一九四五年的初秋，偽滿洲國滅亡，日本向同盟國簽署投降條約，中國長達十四年的艱難抗戰，最終宣告勝利。蘇聯盟軍依照條約進駐遼寧大連，這片作為中國大地唯一的特殊解放區，早已令國民黨反動派對此虎視眈眈，意欲伺機破壞共黨與蘇聯之間的接洽。
為能盡快在大連發展壯大黨組織，趙政委將此重任交給女地下黨員高大霞，她曾是老大連人，定然要比其他人更懂得利用地理優勢。由于牡丹江沒有直通火車，所以高大霞先從哈爾濱轉站大連，怎料入住酒店期間，無意間撞見一名王姓男子遭人追趕，不慎掉落鑰匙。
考慮到自己還要任務在身，高大霞未再理會，拾起鑰匙便離開，打算去買火車票，奈何售票處人潮擁擠，錢包竟被小偷扒走。與此同時，“老姨夫”在王姓男子的掩護下，順利逃離酒店，就連早已關押受審的“二姨夫”也都選擇自殺，未向共黨透露半點情報。
東北局接到中央命令，委派傅家莊先到大連與蘇聯紅軍接洽，商議成立大連市委以及民主政府。傅家莊知道“老姨夫”肯定會去和國民黨特務接頭，于是決定在臨走之前，在指定地點設伏，以便于將其一網打盡。
高大霞沒能追上小偷，卻在拐角處看到小偷賭錢，當即上去找他算賬。奈何對方早已輸光，高大霞思來想去，便將項鏈摘下來投入賭局，絲毫未察覺到周圍異樣。不遠處，麻蘇蘇和甄精細坐在食攤旁，而她正是老姨夫要找的女特務“老姨”。
麻蘇蘇比較警覺，為避免暴露，索性將暗號放在帽子里，并讓手下拿著帽子去賭檔，留意一位會說大連話的人。恰巧高大霞暴露了口音，以至于令手下產生誤會，主動找她搭訕，殊不知已被傅家莊在樓上全程目睹。
正因如此，潛伏多時的地下黨們立即行動抓人，手下直接將帽子丟給高大霞，繼而轉身就跑。麻蘇蘇見狀不妙，立馬開槍明示，破壞了這次接頭行動，隨即躲進小巷里，隱約察覺有人尾隨，沒想到對方竟是“老姨夫”方若愚，當年關東警察廳的一把手。
方若愚和麻蘇蘇確認彼此身份后，提及關于高大霞的來歷，此人一直都是警察廳通緝的在逃犯，以前火燒日本軍火庫，更是日本人黑名單的首榜。麻蘇蘇聽到方若愚所表述的內容，不禁有些后怕，倘若她將名單交給共黨，恐怕那些埋伏在大連政府內部的黨國精英全都暴露。
意識到問題的嚴重性，麻蘇蘇跟方若愚商議如何盡快拿回名單，但是名單藏在紅腸里，不易被人察覺。事實上，高大霞在逃走途中，陰差陽錯誤拿了藏有情報的紅腸，可她根本沒有當回事，甚至將紅腸放進行李箱里，打算以后見到那位奇怪的帽子男，再把東西還給對方。
傅家莊以為高大霞是傳聞中的老姨夫，故意跟她套近乎，至于麻蘇蘇和方若愚則在附近觀察。本來麻蘇蘇想讓甄精細搶走高大霞的包袱，然而甄精細名不副實，為人太憨傻，導致他沒能完成任務，反倒損失一把匕首。
正在火車站買紅腸的高大霞，發現傅家莊總糾纏自己，以為他是不懷好意的流氓，當場用包袱打掉他的手表，并且趁他撿手表的功夫，扭頭朝火車的方向跑去。眼瞅著火車緩緩啟動，甄精細拽著高大霞鉆過道追趕，終在麻蘇蘇的幫助下，成功搭乘了火車。
方若愚怕高大霞認出自己，干脆躲了起來，反倒是高大霞將麻蘇蘇和甄精細當成好心的姐弟倆。火車行駛過程中，高大霞找到座位，用報紙包好紅腸，不過一會的功夫，竟見麻蘇蘇帶著甄精細過來找她聊天。
因為感謝這對姐弟倆幫自己搭車，高大霞送了根紅腸，麻蘇蘇趕緊拿走紅腸去找方若愚，結果兩人發現里面根本沒有名單。此時傅家莊居然也跟上了車，甚至坐在高大霞身旁的位置。本來高大霞就對他印象很差，尤其現在像狗皮膏藥般，更是氣不打一處來。
麻蘇蘇絞盡腦汁地拿走高大霞的紅腸，可惜每根都是毫無線索，高大霞在包袱里看到憑空出現的匕首，甚是驚訝，誤以為是買大列巴贈送的東西，沒有引起懷疑。方若愚知道繼續拖下去，等到站點恐怕會暴露，所以在飲料里下藥，讓麻蘇蘇拿給高大霞。
甄精細人傻嘴饞，見到飲料直接奪過來喝光，嚇得麻蘇蘇去找方若愚拿解藥，這才免于發生人命。高大霞無意間看到方若愚的身影，畢竟她跟對方打過太多交道，但是方若愚閃身躲進臥鋪包廂里，一位身形打扮相似的乘客從不遠處出現，高大霞以為自己看花眼，只能就此罷休。
火車途徑瓦房店站時，麻蘇蘇和方若愚收到上級指令，必須要在抵達大連站之前干掉高大霞。麻蘇蘇故意將醋灑在甄精細的衣服上，并找借口支開他，剩余任務則交由“大姨”委派的殺手執行。
隨著火車啟動進入隧道，殺手們在車廂前后夾擊，幸好傅家莊洞察敏銳，及時解決了幾名殺手。其余殺手見狀不妙，本想趁亂逃走，怎料竟遭傅家莊堵截，情急之下拿出匕首。高大霞想要幫忙，可惜幫了倒忙，不僅沒有制止殺手的行為，反而失手用花瓶打暈傅家莊。
正因高大霞的這番行為，傅家莊更加證實猜測，認定高大霞是國民黨特務。眼見殺手對高大霞窮追不舍，傅家莊開槍將其擊斃，此刻蘇聯列車警察紛紛趕來，他們扣下了傅家莊，卻放高大霞
很快火車已到大連站點。麻蘇蘇見高大霞提著行李箱下車，猜測名單藏在箱子里，于是匆匆忙忙追去，尚未留意到槍口對準高大霞的方若愚。豈料人群擁擠，一聲槍響過后，變成麻蘇蘇手臂負傷，傅家莊聞聲趕到時，便與高大霞送她前往醫院。
經過醫生手術取出子彈，麻蘇蘇傷無大礙，暫需住院休養。高大霞想要甩開傅家莊，不顧一切地搭乘電梯離開醫院，奈何傅家莊緊追其后，就連甄精細也在麻蘇蘇的示意下，一路跟蹤尾隨。
傅家莊抓著高大霞，不讓她離開，兩人在醫院大廳起了爭執，引起許多群眾圍觀。面對眾人指責，傅家莊謊稱高大霞是自己的媳婦，然而高大霞直接當著大伙兒的面前掀開裙子，露出沒有印記的大腿，證明傅家莊胡說八道。
見義勇為的熱心群眾們攔下傅家莊，堅信他是占便宜的流氓，高大霞趁亂跑了出去，沒想到竟在電車上遇到曾經的放火團戰友萬德福，兩人相談甚歡，同時了解到對方近幾年的經歷，一時之間有些感慨。
眼下跟丟了高大霞的傅家莊，唯有先去茶莊與組織接頭，順利見到聯絡站點的負責人李云光書記。因為傅家莊早些年在蘇聯留學，其實對于大連并不熟悉，況且他此次任務是為了抓捕老姨夫，所以李云光便安排他住在高守平家里，跟著對方熟悉下環境。
與此同時，高大霞與萬德福告別后，回家途中察覺有人跟著自己，正當她加快腳步往前走，忽然發現前方還有一位神秘女子。高大霞意識到對方來者不善，卻未料到前后二人的目標，竟然是她手里的箱子。
面具男子是甄精細假扮，至于那名女子大令則是方若愚的手下，兩個人互相起了誤會，并且在小巷里爭搶箱子。危急時刻，萬德福帶著警察出現，高大霞成功奪回箱子，結果在附近遇到傅家莊。
街坊鄰居都認識高大霞，根本不相信她就是傅家莊所說的女特務，高守平聽見爭吵聲尋來，這才化解了誤會。姐弟重逢欣喜不已，唯獨傅家莊很是尷尬，真可謂大水沖了龍王廟，自家人不認識自家人。
嫂子劉曼麗見到高大霞喜極而泣，畢竟她離開大連多年毫無音訊，都以為這輩子再也沒機會相見。高大霞得知哥哥兩年前外出采貨，誤中日本人的流彈失蹤，劉曼麗認為丈夫已經去世，可是高大霞并不贊同，她覺得只要還未見到尸體，說不定大哥還有活著的希望。
黑衣特務給麻蘇蘇轉達“大姨”的指示，讓她在大連開一家洋貨鋪掩人耳目，并且要盡快找到名單。但是真正的名單藏在紅腸里，高守平等人根本沒有意識到這一點，翻箱尋找不見蹤影，還不小心將紅腸碰丟在地。
方若愚喬裝成醫生去見麻蘇蘇，當務之急是要除掉高大霞，至于名單可以暫且延后。麻蘇蘇決定接手此事，同時在當天晚上的病房里，親自為方若愚頒發國民黨的任命書，叮囑他不要辜負黨國，既要效忠蔣委員長，還要效忠那位神秘的大姨。
大令跟蹤高大霞到她家，即便是甄精細也都查出地址，半夜翻墻準備偷行李箱，結果看見傅家莊與高家人圍桌吃飯。劉曼麗知道小姑子至今還未解決終身大事，所以想要撮合她與傅家莊，趁著高大霞出門端菜的工夫，旁敲側擊地打聽著傅家莊是否婚配。
與此同時，方若愚在房間里小心翼翼地拿出任命書，連帶女兒照片保存在相框后面。此時保姆翠玲上門打掃衛生，由于她是個啞巴，平常都是方若愚說話，她用動作比劃。方若愚見天色已晚，便讓翠玲先回去，同時將之前配好的鑰匙交給他。
高守平看出高大霞不喜傅家莊，于是跟她耐心解釋，化解誤會。高大霞既往不咎，她在當晚喝了不少酒，再加上思念大哥的緣故，整個人情緒失落嚎啕大哭，劉曼麗見狀趕緊把她攙扶回炕上休息。
原本在路邊吃飯的大令，遇到幾個地痞耍流氓，三兩下將對方打跑。眼瞅著時機差不多，大令潛進高大霞的房間，恰巧遇到甄精細，兩人又為爭奪行李箱而大打出手，到最后為避免驚醒高大霞，各自搶了行李箱和包袱離開。
甄精細和大令都空手而歸，未成功拿回名單，雙方如實敘述今晚發生的事情。麻蘇蘇認為女特務是大姨夫派去的人，可能就是擔心甄精細做不好這件事情，所以才會讓心腹接手，結果誰也沒有留意到掉在角落里的香腸。
正因大令的疏忽，方若愚責備她辦事不力，于是讓她先去解決掉高大霞。趁著天還未亮，大令帶著消音手槍折路而返，對準高大霞的被窩連開數槍，殊不知高大霞半夜去廁所，迷迷糊糊走錯門，睡在了傅家莊的身邊。
直到第二天早上，劉曼麗起床去叫高大霞，發現兩人相擁而眠的畫面，不由大驚，事后一個勁譏諷挖苦高大霞，令她百口莫辯。傅家莊在高大霞的房間里發現了彈頭和匕首，并且通過這些東西進行分析，猜測昨晚有兩撥人先后出現。
如今方若愚在警察局當科長，以此掩飾自己的國民黨身份，他連夜調閱了所有近期發生的命案卷宗，私底下去見麻蘇蘇，表示“二姨夫”是服用氰化鉀自殺，所以懷疑是“大姨”所為，因為此人棄暗投明，不可再留。
麻蘇蘇覺得共產黨至今還未行動，說明高大霞沒有發現藏在紅腸里的名單，怎料此時高大霞做了一鍋亂燉，順便將紅腸放進去，等到大家吃飯時，無意間發現了字條，礙于已成破爛模糊，難以辨認。
盡管劉曼麗是個普通的家庭婦女，可她也忍不住指責高大霞太過于馬虎。高大霞懊惱萬分，終于意識到自己的錯誤，以及為何傅家莊追著自己的原因。傅家莊和高大霞回想有關于這根紅腸的線索，不僅找出了敵人追殺的動機，也察覺麻蘇蘇身份絕不簡單，或許她跟甄精細就是國民黨特務。
為了證實猜測，高大霞在傅家莊的陪同下前往醫院，結果剛出門就遇到來找高守平的老關，先前兩人約定要去送傳單。去往醫院的路上，高大霞打聽傅家莊的私事兒，還在考慮如何跟對方假扮戀人，從而讓大嫂劉曼麗死心。
畢竟高大霞始終不信大哥已經喪命，如果劉曼麗看上傅家莊，甚至是嫁給了他，等到大哥再回來，必然會有一出大戲鬧得所有人都尷尬。正當此時，高大霞和傅家莊在醫院附近看見高守平，詢問后才知老關找借口去廁所，而事實則是他已成國民黨奸細，趁機給方若愚通風報信。起初傅家莊不以為然，可當看出老關神色異樣，便暗自留了個心眼，不動聲色地跟著高大霞去探望裝作病懨懨的麻蘇蘇。