魯平安排人馬監視周樹林姘婦家的門口，有了收獲。神仙派人給門上系上了紅布條，這意味著當天清晨，周樹林可以與神仙在后山上見面。
周樹林帶領全體偵查員，連夜帶著周樹林趕到后山上埋伏，準備抓住神仙。
清晨，帶著面具的神仙終于詭秘地出現在了周樹林的面前。她詢問周樹林偵查科的人對他調查的情況，周樹林還沒有反應過來，神仙掏出手槍，將周樹林打死。偵查員們跳起來，準備抓捕神仙，身手敏捷的神仙與偵查員們展開了槍戰。
躲在暗處的劉猛沖上去，抱住神仙，一把撕開了她的面具，神仙開槍將劉猛打成了重傷。眾人急忙將劉猛送到后方醫院救治，神仙趁機逃脫了。
劉猛生命垂危，但是只有他見過神仙的真面目，在醫院里，劉猛掙扎著告訴魯平，那個神仙自己見過，就在魯平辦公室里的照片上。魯平猛醒，沖回辦公室，找到了洗印好的關梅與田秀玲的照片，拿到醫院叫劉猛指認，劉猛告訴魯平，那個女人是田秀玲。
在軍委機要局宿舍，已經暴露的田秀玲慌張地收拾著行裝，關梅關切地問田秀玲怎么回事，田秀玲謊稱自己的姑姑病了，需要趕過去探望。關梅好心地建議自己陪田秀玲前往。田秀玲欣然答應了關梅的建議。
關梅與田秀玲出了延安城，走上了大路。
魯平帶人趕到軍委機要局，發現田秀玲已經逃脫，連忙帶人追趕。
關梅在路上感覺到了田秀玲的異樣，準備拔槍的時候，發現田秀玲已經把自己的手槍握在了手里。田秀玲挾持關梅，正在這個時候，魯平趕到。雙方發生對峙。
魯平與關梅憑借著多年的默契，魯平開槍擊斃了田秀玲。關梅脫險。
魯平在田秀玲的箱子里，發現了佛爺給他的密寫信，佛爺終于露出了馬腳。
順著密寫信提供的線索，魯平將偵查的視線集中在了延安城里的保民糧店。在保民糧店，魯平化裝成販賣糧食的商人，見到了保民糧店的老板邱大勇。經過一番交談，魯平斷定，邱大勇應該是一個國民黨特務，于是派人日夜監視保民糧店。
南洋華僑代表團即將來延安訪問。偵查科接到通知，要配合代表團訪問，加強安全保衛工作。魯平帶著岳凌霄去魯藝禮堂，檢查安全的時候，遇到了一件怪事。表演獨唱節目的女學生李玲意外地誤場，而且神秘地失蹤了。
魯平一面叫岳凌霄繼續尋找李玲的下落，一面將參加演出的所有學生檔案帶回偵查科進行審查。關梅興沖沖地告訴魯平，自己的結婚報告已經批下來了。但是魯平對關梅現在提出結婚態度冷淡，這引發了兩個人的爭執，最終魯平給關梅道歉息事寧人。關梅體諒魯平的艱難，自告奮勇幫助魯平分析學生的檔案。
岳凌霄派人四處尋找李玲未果，感覺李玲真的失蹤，跑回偵查科報案。
而關梅也找出了李玲的檔案，得知李玲是南洋華僑代表團副團長李弘基的獨生女。魯平感覺到事關嚴重。要求立即加大力度，尋找李玲。
魯平通過勘查現場，發現李玲是被從學校側門劫持走的。而李弘基這個時候已經到了延安，正興沖沖地準備見自己的女兒。
就在這個時候，有人在河邊發現了一具無頭女尸，從衣著特征上看，就是李玲。
李弘基來訪，馬部長只好硬著頭皮去告訴李弘基，他的女兒被綁架，并且被殺害了，這一消息給了老華僑沉重的打擊。
魯平憑借著李玲的生活習性，還有喜歡打乒乓球的愛好，意識到了問題所在，他連夜趕去偵查走訪，終于得出了結論，那具無頭女尸根本就不是李玲。李弘基喜出望外，懇求偵查科一定要救回自己的女兒。
正在這個時候，偵查員告訴魯平，保民糧店的特務逃脫了。魯平帶人勘察現場，從糧店里搜出了大量的武器彈藥，還有秘密電臺。魯平判斷，李玲被綁架的案子有可能與這伙特務有關。
李弘基收到了匿名信，威脅他不要繼續支持共產黨進行抗戰，不然就會殺掉他的女兒，而且告訴他，李玲正在被劫持到國統區的路上。國民黨反動派的用心昭然。
馬部長立即命令所有邊區檢查站，嚴密關注李玲的動向。
魯平經過耐心的調查走訪，發現李玲失蹤的當天晚上與男朋友鄭海濤曾經見面。魯平立即叫人把鄭海濤帶到了偵查科進行審訊。原來鄭海濤被特務們威脅，幫助特務把李玲騙出了學校，之后被特務劫持。鄭海濤帶著魯平到了表哥的家里，赫然發現了李玲的蹤跡。
洛川檢查站發來電報，聲稱有一伙武裝匪徒，試圖武力闖關，但是被攔截了回去，現在逃進了深山之中。魯平立即命令岳凌霄帶人趕到洛川，解救李玲。
富縣會計李明輝急匆匆地跑到偵查科來報案，他攜帶著五千萬邊區票的賑災款，在經過甘泉縣的時候，在窯洞里發現賑災款被盜，五千萬神秘失蹤。魯平感覺案情重大，派出秦書燕與劉猛趕去調查。