共产党的情报人员查到组织里有内奸，向延安发出消息后遇害。日本人在上海引进无线电定位车，查获电台，抓捕大量共产党员，使得上海人员无法与延安总部取得联系。而我方在延安也逮捕了一名日本紫密班的特务“沈四平”，首长武岳决定派李侠前往上海利用此特务与孙明仁配合上演双簧计，重建电台并除掉内奸。李侠来到上海，以“马义”的身份在“天福旅馆”与掌柜何兰芬接上头，并联络到幸存下来的其余共党，金达，白丽遥，吕道维。
李侠第一步计划已经完成，可以确定内奸就在昨天参与计划的这几人当中。今井一得知抓捕孙明仁失败还牺牲掉潜伏在共党中的内奸，大怒，命令小仓抓住孙明仁，阻止共党人员发出电报，确保潜伏在共党中的紫密班成员的安全。
日本人来到黄河旅馆，孙明仁与日本人经过激烈的打斗，最终寡不敌众。李侠在街口看到一切，却不能伸手援救。此时，何兰芬也看到黄河旅馆发生的事。李侠按原计划来到火车站准备回延安，他翻开女朋友路梦惠送他的画，忽然联想到孙明仁也许留下一些线索，于是匆忙离开车站，来到黄河旅馆。
李侠成功利用商人身份作为掩护拿到电台并在日本军官大野先生的眼皮底下给延安传递了需要上海联络站联系方式的情报。
李侠派何兰芬作为联络员，分别传达三个不同的地点给此三人。日本人也同时得到群英会召开的地点，决定一举将他们击灭。
出师不利，李侠刚来到76号就看到之前假扮商人时曾有一面之缘的行动队副队长赵子歧。李侠迅速回忆了和赵子岐偶遇的情景，确定没有任何问题，气定神闲的进入76号。
李侠经历了生死考验，顺利进入76号，在电务处任职。裴秘书向李侠介绍了76号的情况和人员，李侠“意外”看到了他曾经的电讯班老师赵大元，他以杂工身份在76号中做事。
上级指示近期会有76号内应携永生牌钢笔和李侠接头。今井一正式向大家介绍赵大元，此人为电务处处长。赵大元通知大家晚上在俱乐部有联谊会。
李侠猜到这极可能是赵大元对他的考验。通过电报的指法李侠判断出发报人正是自己的爱人路梦惠，而她也绝不可能是叛徒。所以他放心的记录着。
李侠在给赵大元送文件的时候也发现他家有本《源氏物语》，由此推断赵大元也是紫密班成员。李侠从赵子歧口中得知欧阳山并未派人刺杀赵大元，指示赵子歧查查他的管家吴妈的底细。
李侠顺利找出《源氏物语》中藏有的紫密班潜伏在国民党内部的人员名单和发报的密码。李侠迅速将其抄了下来，并嘱咐何兰芬将名单交给白丽遥。
路梦惠携关东军密码本来上海与军统及共产国际的人接头，并把情报传递给他们。却不知自己已被接头人出卖，被日本人抓到76号，由江口审讯。
刑罚越来越重，就在路梦惠情绪濒临崩溃之时，李侠的暗示使她恢复平静，重新与日本人进行周旋。而最终在路梦惠巧妙的演说及优美的歌声下，今井一等人的心理防线彻底瓦解，停止了对她的折磨。李侠看着饱受折磨的路梦惠，情不自禁地流下眼泪，而路梦惠为了挽救情绪激动的李侠，狠狠地在他肩上咬了一口。
李侠明白一定要先于今井一猜出路梦惠出的谜题，通过何兰芬的提示，两人猜出了地点的谜底，但情报仍然不完整。另一边，今井一仍苦于无法解开谜题，今井一尝试利诱路梦惠，路梦惠却不为之所动，今井一担心情报失去时效性，于是命令李士群以非常手段提审路梦惠以获取情报。
锄奸队的帮助下，李侠设计除掉了处长石涛，并顺理成章的负伤进了路梦惠所在的医院。一边李侠实施苦肉计成功，另一边何兰芬为了帮李侠排忧也试图去医院营救路梦惠，但鲁莽的想法被孙明仁给制止了。
在76号，李侠意外发现一张篡改过的报纸，里面是与袁正之（路梦惠化名）的接头信息，只是时间不一致。李侠推断出真正日期与孙明仁接头的郭守城已经叛变，而郭守城则会在假日期中与路梦惠接头，而路梦惠看到报纸也会把情报交给郭守城。李侠只有尽快通知路梦惠消息是假才能避免消息泄露。
路梦惠告诉大家第二道题藏在《黄帝内经》，向天空喊完话后就跳了下去，李侠惊呆了。他意志消沉地度日，脑海里全是路梦惠的身影和她的话语，他终于发现路梦惠临死前的话语藏有玄机，他终于破解了谜题，得到了关东军的密码本，这就可以监听到关东军的动向。
李侠用无休止的工作来麻痹路梦惠的死给自己带来的痛苦，他只有真正破译关东军的进攻方向才能不愧对于路梦惠以死亡来传递出的情报。
一年后，李侠何兰芬有了自己的孩子，叫小扣子。而共产国际，日本共产党连同延安制定了新的计划名为“介子推”，计划的第一步是刺杀东亚地区紫密班负责人山林茂。
白丽遥接到日本人要杀孙明仁的消息后立刻赶到，掩护老孙撤离。而就在撤离时，白丽遥不幸中枪身亡。何兰芬知道白丽遥牺牲，伤心欲绝。李侠为救赵子歧决定亲自对其审讯，然而赵子歧并不配合还一口咬定自己就是共党的接头人。
李侠一家人被带到76号，由今井一亲自审讯。今井一命令他交出赵子歧给他的山林文稿，然而之前找出的证据早已被今井一销毁。
今井一带两位特使来到刑讯室审问李侠，李侠按照共党所提供的接头暗号甄别出真正的河豚先生，李侠必须想方设法把真正的河豚先生保住，而把另外一个特使借机除掉。李侠利用卢旭之的遗物栽赃给假河豚先生。今井一将其处决，而真正的河豚也从今井一手中得到山林文稿，并将紫密班名单和资料也成功破译。
李侠把欧阳山送往医院，并告诉他两年前军统被人出卖除赵子歧外，已全军覆没。现在赵子歧又重建军统特遣队，与李侠配合成功地营救出欧阳山。
今井一决定对监狱人员进行梳理和甄别，有价值的留下，其余的则人道毁灭，任务由冯小昆，叶兴城，李侠三人来负责。
叶兴城此人非常狡诈。在工作时对李侠毕恭毕敬，可私下却处处防着他。李侠决定让何兰芬接近叶兴城的太太郭冬梅，打入叶兴城夫妻内部，瓦解和分化他们，才有可能利用他们的弱点营救出同志。
何兰芬和郭冬梅已经亲如姐妹，无话不谈。李侠从何兰芬口子了解到郭冬梅性格豪爽，为人仗义但却粗鲁愚笨且冲动起来六亲不认。而现在与叶兴城一起投靠日本人一则是因为家中缺钱，二则是因为之前为替前夫报仇杀害新四军团长，自己成为新四军追杀的目标无路可走。
陈焕之顺利被营救了出来，赵子歧也做了个顺水人情通知了共产党领人。看到计划成功，赵子歧以300根金条给叶兴城作为救出10人的酬劳。叶兴城一切行动都撇开李侠，这使李侠有机会借此退出审讯三人组，让叶兴城与冯小昆二人继续工作。
李侠万万没有想到，叶兴城救出了10人又枪毙了10人替罪，并把尸体焚烧掉，根本无从查证。而叶兴城也编了个天衣无缝的谎言化解了危机，使李侠处于被动。
李侠立马通知何兰芬让他赶去叶兴城所说的波旁大酒店通知赵子歧，可一切都是叶兴城的计划。原来他早已察觉李侠有嫌疑，故意告诉他冯小昆抓捕赵子歧的地点，若是李太太恰巧出现在那里，则李侠肯定摆脱不了嫌疑。
李侠给赵子歧换上干净的衣服，带他见了冯小昆。经过三人的精心安排，全部关押在提篮桥监狱的军统人员均已救出。赵子歧冯小昆来李侠家庆功。就在此刻，日本宣布无条件投降。
延安方面接到消息，立即向委员长施压，要求立即放人。欧阳山得知枪决共党的消息走漏，震怒之于，连夜把李侠等人找来。要求赵子歧冯小昆彻底调查此事，并命李侠悄悄把人交还给共产党。可交接时少了5位共党人员，赵子歧解释是他们无意触碰了手雷，被炸死了。
欧阳山向李侠透露委员长可能会拿戴局长开刀，所以赵子歧才会为自己找后路。就在李侠被欧阳山派往苏州的路上突然接到吴秘书临时让他回上海的电话。
赵子歧恢复平静后，向冯小昆承认错误。赵子歧在冯小昆处看到当年提篮桥监狱的档案，原来当年准备营救的五位军统人士早已在之前就已被杀害，而李侠却谎称他们还活着，让赵子岐花了重金却并未救出人，他顿时明白营救军统十杰的事就是李侠搞的鬼，与冯小昆辩论，不想毒瘾再次发作。
赵子歧在郊外抓到了正在传递情报的李侠，原打算留他性命。让他逃到国外去，谁之李侠拒绝，赵子歧只得将他关在监狱。淞沪防卫司令召开大会，欧阳山，赵子歧等人出席。商讨重新调整上海城防部署事宜。
欧阳山来看望李侠，并把城防图藏匿地点告诉李侠，可李侠何兰芬均身处大牢，李侠决定利用给赵子歧做寿的时候把情报让小扣子带给共产党。
赵子歧答应李侠把小扣子送走，临行前派人假扮街头人探听小扣子嘴里是否有重要情报，确认只有一首给子歧的祝寿歌后，把他送回到共党阵营。
首长武岳见到小扣子，小扣子给他唱了同样的歌，武岳破译了歌里含有的情报，顺利找到城防图的藏匿地点。共产党精准地轰炸了国军阵地，赵子歧要挟李侠再次发情报给延安，李侠不从，这时，赶来的姚队长开枪打中李侠，赵子歧与姚队长互射，二人身亡，李侠也用最后一口气向延安发报，内容是：同志们，永别了，我想念你们。
李侠脑海里出现与何兰芬，路梦惠并肩作战的画面。小扣子还天真地在武岳处期盼爸爸妈妈回家。两行字幕：一九四九年五月十九日何兰芬获救，一九四九年五月二十七日上海解放。
