1937年2月的南京街上，正被春節(jié)的一派祥和喜慶籠罩著。大年三十，在某條街上，人民正忙著慶祝春節(jié)時(shí)，一隊(duì)車輛打破了這份喜氣。這對(duì)車輛正運(yùn)著復(fù)興社特務(wù)處行動(dòng)組到一所民宅樓執(zhí)行中共地下黨的抓捕任務(wù)，然而到達(dá)之時(shí)，在樓里的地下黨們被行動(dòng)組圍殲殺盡，但是秘密文件，已被地下黨們以防行動(dòng)組獲得情報(bào)而提前進(jìn)行燒毀。
燒毀文件的火爐里，只留下任務(wù)目標(biāo)們燒毀未妥的一些文件，復(fù)興社特務(wù)處行動(dòng)組組長馬成宇通過文件殘余的字跡，辨認(rèn)出一些線索來。
晚上，復(fù)興社正舉行著除夕聯(lián)誼會(huì)，潛伏在復(fù)興社擔(dān)任電訊組員的中共地下黨員陳力，和潛伏在復(fù)興社擔(dān)任特務(wù)處防諜組組長的中共地下黨員秦川，也在聯(lián)誼會(huì)上。正當(dāng)大家盡興之時(shí)，馬成宇在任務(wù)過后也到達(dá)了除夕聯(lián)誼會(huì)，復(fù)興社特務(wù)處處長曹三白正開玩笑地說馬成宇遲來罰酒時(shí)，馬成宇突然掏出手槍，指向秦川，說秦川的共產(chǎn)黨身份已經(jīng)暴露了。
秦川面對(duì)馬成宇這一舉措臨危不懼，并要求馬成宇拿出證據(jù)來，馬成宇槍口一轉(zhuǎn)，對(duì)著陳力。這惹起了電訊組組長葉琳琳的強(qiáng)烈不滿，曹三白也對(duì)此表示懷疑。這時(shí)，馬成宇從袋里拿出剛才任務(wù)所獲的殘紙，紙上僅余的字，清晰寫上了陳力的名字。馬成宇根據(jù)這個(gè)證據(jù)，更向眾人說了自己的推斷，說陳力已經(jīng)暴露了，并且還有同伙，在復(fù)興社潛伏得更深。
秦川見陳力身份敗露，正打算有所行動(dòng)時(shí)，陳力卻來個(gè)反擊，掙脫了槍口的威脅。一翻混亂的打斗下，陳力正拿餐刀準(zhǔn)備傷殺馬成宇時(shí)，馬成宇的手下見狀一著急，就開槍把陳力槍殺了。
事后，秦川回到住處，因戰(zhàn)友陳力慘死而挑起種種回憶，回憶中有一段往事，是與交通員夏嵐訂下終生的情事，這段回憶繞上了秦川的心頭。
因之前馬成宇揭露陳力身份而受到上頭嘉獎(jiǎng)，曹三白向秦川說，覺得這段時(shí)間馬成宇有點(diǎn)目中無人，并向秦川說國防那邊有人告訴他要注意馬成宇，再不采取行動(dòng)自己的位置會(huì)被動(dòng)搖。曹三白說出他對(duì)秦川的厚望，暗示秦川要為其徹查馬成宇的一些不見得光的活動(dòng)。
晚上，秦川暗地里跟蹤馬成宇，果然，發(fā)現(xiàn)了馬成宇暗中與德國軍事顧問團(tuán)秘書漢斯暗地里為日本人收集情報(bào)從而進(jìn)行金錢交易。這次交易的情報(bào)是江防要塞圖，交易后，馬成宇借酒毒殺了漢斯，并發(fā)現(xiàn)了秦川。正當(dāng)秦川被馬成宇的手下挾持時(shí)，秦川的好兄弟，南京警察局警員沈若寒出手相助。
沈若寒槍法如神，與秦川聯(lián)手脫離險(xiǎn)境，并把馬成宇逼至絕處，馬成宇被秦川痛絕之后，秦川從馬成宇的大衣里拿走江防要塞圖，卻受到了日本參謀本部中國課科長星野千里的偷襲，江防要塞圖這一文件也被偷走。
事后，曹三白探望受傷的秦川，并談?wù)摿艘驗(yàn)轳R成宇的背叛，使得日本間諜獲得了情報(bào)，也據(jù)消息稱，江防要塞圖已經(jīng)在日本人手里，兩人深知此事后患必?zé)o窮，故有所行動(dòng)，要從日本人手中搶回文件。秦川與沈若寒聚舊之時(shí)，說起這事，秦川告訴若寒，那幫日本間諜，領(lǐng)頭的是星野千里，并說了自己與星野的淵源，讓若寒多盯著點(diǎn)，希望盡快把文件搶回來。
另一邊廂，曹三白從刑訊室把一名曾經(jīng)在馬成宇手下做事而遭受懷疑，因而被囚禁的行動(dòng)組組員顧明杰釋放了。顧明杰為此向曹三白表明忠心。
此時(shí)，特務(wù)處正有一項(xiàng)新任務(wù)，就是要抓捕一位今天到達(dá)南京火車站，名叫歐陽澈的前共產(chǎn)黨上海情報(bào)負(fù)責(zé)人，一旦發(fā)現(xiàn)可疑便要把他扣押。這位歐陽澈恰好是秦川的最新地下黨上線接頭人。
特務(wù)處到達(dá)火車站后，秦川用計(jì)使開其他特務(wù)處組員，正當(dāng)準(zhǔn)備與假扮賣煙人的地下黨接頭時(shí)，卻被曹三白叫住。
南京警察局接到電話說火車站有日本間諜，正有一隊(duì)警員進(jìn)入火車站行動(dòng)。與此同時(shí)，中共華東地區(qū)地下組織負(fù)責(zé)人，歐陽澈已悄然到達(dá)南京。
火車站傳來一陣由炮竹引起的爆炸聲，混亂中，歐陽澈被地下黨員從一片槍林彈雨中接走了。
晚上，顧明杰打算向葉琳琳以花表情，無奈葉琳琳不領(lǐng)情。顧明杰失意醉酒之時(shí)，碰上新任行動(dòng)組組長田海濤，田海濤正安慰失意的顧明杰時(shí)，看見葉琳琳一臉風(fēng)騷了提著湯罐走過，田海濤告訴顧明杰說葉琳琳有意中人，并慫恿顧明杰跟蹤她。
原來葉琳琳一直喜歡秦川，以湯為由要求進(jìn)入秦川住處，并打算用美色引誘秦川。無奈秦川不為所動(dòng)，也委婉拒絕，此時(shí)發(fā)現(xiàn)在外偷聽的顧明杰，秦川故意用言辭挑釁顧明杰，顧明杰忍不住氣憤地把花扔進(jìn)秦川屋里，葉琳琳也發(fā)現(xiàn)了，便氣憤地打算反擊。秦川制止后，并借不想招惹是非，因此與葉琳琳不要太親近。
第二天，秦川悄悄到秘密聯(lián)絡(luò)處與歐陽澈碰頭。碰頭時(shí)，秦川向歐陽澈說，曹三白可能在延安安插了內(nèi)線這一推測，而歐陽澈也對(duì)秦川說，由于陳力的犧牲，秦川身邊一直缺少了交通員，組織決定派秦川的相好——夏嵐，到秦川身邊擔(dān)任他的交通員，并批準(zhǔn)他們公開結(jié)婚，正式認(rèn)同他們的關(guān)系。
然后秦川正喜上心頭，忽地有所顧慮，毅然把結(jié)婚證書燒毀，就是為了不落下把柄，并向歐陽澈說，復(fù)興社特務(wù)處對(duì)婚姻審查很嚴(yán)格，擔(dān)心公開結(jié)婚會(huì)為地下黨帶了不好的影響。而歐陽澈則說，因?yàn)橄膷孤臍v清白，所以比較安全，而且其他問題組織已想好，讓其安心當(dāng)新郎，好好談戀愛。
曹三白與他的表妹胡太太、表妹夫胡樂軒還有秦川一起進(jìn)行飯局，飯局上，夏嵐以胡太太的學(xué)生身份出現(xiàn)在飯局，相思相念的兩人終于相見。
月下互牽，你儂我儂，五年未見情侶在黑夜中享受著洋溢幸福與快樂，秦川在黑夜中再次向夏嵐求婚。
一番濃情蜜意后，二人說起正事，秦川向夏嵐說了曹三白在延安有內(nèi)線向他泄密。在早前，秦川暗中跟蹤曹三白而發(fā)現(xiàn)了葉琳琳是曹三白的情婦這一秘密。為了查清內(nèi)線之事，秦川跟夏嵐說說可以利用葉琳琳來演一出好戲。
秦川看中葉琳琳風(fēng)騷的性子，借練槍為由接近葉琳琳，讓葉琳琳疏于防范，心有所念。而這時(shí)，秦川則放出消息他要結(jié)婚了。
秦川與葉琳琳練習(xí)槍法時(shí)，夏嵐出現(xiàn)。秦川向葉琳琳介紹說，夏嵐是曹三白介紹給他認(rèn)識(shí)的，并在葉琳琳面前約夏嵐吃飯。眼見夏嵐與秦川關(guān)系如此要好，葉琳琳醋意大發(fā)，便在飯局上借酒燒愁。在葉琳琳酒醉后，秦川和夏嵐一起把她送回住處。
到了葉琳琳房間里，秦川和夏嵐趁著她酒醉著不清醒的時(shí)候，開始在房間里進(jìn)行搜索，希望找到有關(guān)的情報(bào)。然而這時(shí)葉琳琳半醉半夢地叫喚著秦川的名字，并表達(dá)對(duì)秦川的愛意，夏嵐聽著雖有所難受，但是仍然以正事為首，和秦川一起搜索著情報(bào)，最后，從葉琳琳懷里探出一張滿布密碼的紙條。
正當(dāng)秦川、夏嵐二人準(zhǔn)備拍錄下紙條內(nèi)容并撤退時(shí)，曹三白夜訪葉琳琳房間。夏嵐藏好后，秦川開了門，向曹三白交代了因葉琳琳醉酒而自己把她送回來，所以自己在這里出現(xiàn)。曹三白知釋后，便把秦川叫走。夏嵐在兩人走了之后，便繼續(xù)拍下紙條內(nèi)容，回去進(jìn)行翻譯。
原來曹三白有密電要接，打算找葉琳琳，但是葉琳琳酒醉了，便讓秦川幫忙。秦川借此機(jī)會(huì)，記下了密電的內(nèi)容。
回到住處，夏嵐綜合了秦川和自己所獲的內(nèi)容進(jìn)行破譯，得知了復(fù)興社的密電，原來是一名叫杰基爾博士的人所發(fā)，內(nèi)容是共產(chǎn)黨在復(fù)興社潛有臥底一事，潛伏代號(hào)是萬花筒。二人把此破譯后的情報(bào)拿到歐陽澈那處，三人一起商量和分析，并且表示繼續(xù)進(jìn)行跟進(jìn)和破譯。
事情商量完畢，二人走在夜色下，夏嵐因?yàn)槿~琳琳對(duì)秦川的感情而略表醋意，而秦川則讓夏嵐安心，表示自己對(duì)夏嵐的一心一意。
第二日葉琳琳幫曹三白破譯了密電，密電內(nèi)容為：馬成宇是延安潛伏到復(fù)興社的內(nèi)線。曹三白根據(jù)葉琳琳破譯的情報(bào)，安排徹查與馬成宇相關(guān)的人。
原來秦川在前一晚，偷偷換了被曹三白收起來的密電內(nèi)容，故葉琳琳翻譯后的內(nèi)容，與秦川當(dāng)時(shí)所獲得的密電內(nèi)容不一樣。
秦川騙過了葉琳琳和曹三白后，便對(duì)葉琳琳冷淡起來。事后，歐陽澈也跟秦川說，潛伏在延安的內(nèi)線已被秘密處決。
葉琳琳知道秦川和夏嵐結(jié)婚的消息，既難過又氣憤。在二人的訂婚宴上，故意送一對(duì)手表，并在言辭間向夏嵐挑釁，并暗指二人的關(guān)系隨著時(shí)間的流逝而一日不如一日。然而夏嵐大方接受禮物表示感謝，秦川與夏嵐在葉琳琳面前，說二人的關(guān)系會(huì)白首偕老。葉琳琳不忍二人如此癡纏，氣憤又傷心地離場而去。
在一夜春宵過后，第二天一早，歐陽澈帶來了蘇州出事的消息。秦川知道有任務(wù)要忙，恩愛的準(zhǔn)新人只得暫作分別。
中共地下黨員靈犬原有一份要運(yùn)送到南方游擊隊(duì)的軍事戰(zhàn)略資料，但是在火車站時(shí)被一小偷碰跌，行李箱中裝了炸藥，遇到突發(fā)事情便會(huì)自動(dòng)爆炸。因?yàn)橄渥拥谋ǎ`犬惹來了注意，而被復(fù)興社抓捕起來，但是，這位靈犬，是總部最優(yōu)秀的記憶專家，雖然資料被炸毀，但是靈犬的腦子里都記著內(nèi)容，因此總部安排下來，要不惜一切代價(jià)救出靈犬。
秦川趁看守們不備，闖入拘留室救出了靈犬。靈犬逃走的消息傳出，復(fù)興社派人進(jìn)行追捕，追至火車站，靈犬趕上了火車，與接頭的小趙一同逃走，但是復(fù)興社的追兵也殺到。此時(shí)一翻槍戰(zhàn)過后，為救靈犬，小趙以身擋子彈，犧牲了。