向亦鵬從山田處獲悉，“軍刀計(jì)劃”中最重要的一項(xiàng)就是生化武器的研究——目前研究的是一種叫“鼻疽”的病毒，此種病毒已經(jīng)滅絕，但是日本人組織一些科學(xué)家令它復(fù)活，這種病毒可以導(dǎo)致人的四肢永久性潰爛，這也就是日本人要插進(jìn)中國心臟的“軍刀”。參與“軍刀計(jì)劃”的中方雇員劉天辰攜帶“軍刀計(jì)劃”的核心文本潛逃，并欲將文本交給國民黨，中共上海地下黨組織明天午夜派人營救向亦鵬，欲搶先獲取“軍刀計(jì)劃”。
在閻天暗中的幫助下，余銘真等人救出向亦鵬，與此同時(shí)，被日軍軍部關(guān)押的芥川偽裝自殺，趁著夜色也攜林璇逃出，日軍駐滬軍部上級竹中震怒，命令山田三日內(nèi)找到芥川的下落。
芥川的潛逃又危及到山田的身份，組織上決定讓向亦鵬立即恢復(fù)工作，開始著手尋找芥川，以除后患。游閑海擺脫方孝的控制，找到余銘真，提出要參加地下黨的鋤奸行動。
林璇佯裝思念向亦鵬而神志不清，令芥川放松了對她的警惕。芥川到d場找到方孝，兩人企圖在一個(gè)居酒屋會合，被跟蹤他的游閑海發(fā)現(xiàn)行跡，報(bào)告給向亦鵬和余銘真。向亦鵬發(fā)現(xiàn)了芥川和林璇的藏匿地點(diǎn)，就在芥川用槍威脅向亦鵬的時(shí)候，林璇挺身而出，趁向亦鵬遲疑，芥川伺機(jī)帶著林璇離開。
為了獲得更多線索，閻天劫持了山田，山田表示劉天辰已經(jīng)在獄中自殺身亡。游閑海利用黑道上的消息，找到芥川與林璇新的藏匿地點(diǎn)，當(dāng)向亦鵬帶人趕到時(shí)，狡猾的芥川已經(jīng)帶著林璇逃離。
山田從閻天處逃脫，根據(jù)閻天提供的給他的暗號RX1638在日軍軍部找到了劉天辰的檔案，發(fā)現(xiàn)劉天辰在上海瑞金醫(yī)院就醫(yī)的記錄，山田立刻趕到該醫(yī)院，在劉天辰住過的病房里找到了“軍刀計(jì)劃”的核心記錄。向亦鵬暗中監(jiān)視日本軍部，發(fā)現(xiàn)閻天深夜?jié)撊耄瑑扇藖淼浇叄瑳Q定聯(lián)手共同調(diào)查軍刀計(jì)劃。
芥川秘密地調(diào)查山田，在高原大佐家發(fā)現(xiàn)山田與中共合作的證據(jù)，并利用方孝抓獲了正要回家給地下黨發(fā)報(bào)的山田。芥川以山田的名義與我黨上海地下組織接觸，冀望獲取更多的證據(jù)，卻被向亦鵬等人識破，向亦鵬推斷山田已經(jīng)落入芥川的掌控。
芥川致電竹中，告訴他山田在自己手里，等找到“軍刀計(jì)劃”的核心內(nèi)容，就能讓他知道自己才是軍部不可或缺的人。竹中下令地毯式搜捕芥川和山田。
（大結(jié)局）芥川將山田和林璇隔離在密室偷聽他們的談話，卻一無所獲。芥川同意在陽春酒樓與向亦鵬見面。其后，游閑海在戲樓殺死了作惡多端的方孝。
深夜，山田服毒自盡，他臨死前將一首古詩告訴了林璇：“人生五十載，天下里面，有如夢幻一般，得到一次生命，還有不死的人嗎？”還是這個(gè)深夜，林璇悄悄地卸下了芥川槍中的子彈，隨后在另一間房里，又按動著發(fā)報(bào)機(jī)，把這首古詩發(fā)給了向亦鵬。向亦鵬等人很快從這首詩上找到了端倪，向亦鵬快步來到山田曾包租了一年的大洋酒店房間，他坐在山田曾坐過的搖椅上，透過窗戶，上海明昭寺的塔尖映入眼簾，聰明的山田文夫用這種“密語”告訴了向亦鵬“軍刀計(jì)劃”文本的藏匿地。中共上海地下黨順利地得到了日本“軍刀計(jì)劃”的全部文本。
最終，任務(wù)圓滿完成，林璇又接受了新的任務(wù)。她和向亦鵬之間何時(shí)才能重聚首？他們能否圓愛情之夢，今天？明天？也許永遠(yuǎn)不可能，因?yàn)樗麄兊淖鎳惺苤鵀?zāi)難，下一場戰(zhàn)斗在等待著他們。