一九四九年五月，浦江市解放前夕，国民党警长李同和飞贼王家贵，目睹了一伙身着共军服装的人抢劫了美军仓库。城外的共军主力部队得到消息称，抢劫仓库的是娄干堂及其“保家爱国委员会”所为。解放军连长卫凯民和范思玲等人成立了小分队，进城调查娄干堂。李同将此事告诉了美国驻华大使，娄干堂听从了特务谭森的指使，杀了两个美国人嫁祸给共产党。

美国大使爱德华委托李同调查杀人和抢劫两件事的真凶，卫凯民找到李同，李同也愿意帮卫凯民打入娄干堂内部，查清事件真相。李同审问王家贵时得知他的钱都放在一个当红歌女乔芳那里，于是李同打算让卫凯民想办法征服乔芳，再通过乔芳打入娄干堂内部。卫凯民来到圣巴巴拉舞厅见到了乔芳。

卫凯民劫持乔芳回家，被马六看到。卫凯民告诉了乔芳他的身份，希望她能配合自己接近娄干堂。这时，马六带人来到乔芳家，乔芳下意识的配合卫凯民谎称他就是王家贵。娄干堂知道谭森想找王家贵，于是命马六等人把“王家贵”捉了回来。但狡猾的谭森发现了卫凯民的真实身份，李同决定将计就计，让卫凯民用假叛变的方法来接近让娄干堂。

被马六打伤的卫凯民被抬到乔芳家，乔芳细心地照顾卫凯民，让卫凯民十分感动。为了让娄干堂相信卫凯民的叛变，李同决定放了王家贵。王家贵逃跑后却没有去乔芳那里，李同假装通缉他，他不得已来找乔芳，终于被娄干堂的手下所抓，并把他交给了谭森。

娄干堂的人来抓卫凯民，卫凯民让乔芳配合他的安排，让他们觉得是乔芳出卖了他。娄干堂对卫凯民进行了电刑逼他合作，李同佯装来劝说卫凯民，却实际来暗示卫凯民下一步计划——让乔芳出卖范思玲，从而让娄干堂相信他是真的叛变了，谭森利用王家贵母亲对王家贵进行威胁，强迫他当了特务。

娄干堂当着卫凯民和乔芳的面枪杀了王家贵，并将乔芳许配给卫凯民。其实王家贵的死是假死，是谭森的阴谋，事后谭森就正式将王家贵纳入特务之列。谭森收到密件，得知卫凯民的叛变是计谋，他也发现了卫凯民和李同是一伙。谭森也打算将计就计，通过卫凯民引诱共军做出错误的判断。娄干堂因此又一次威胁乔芳，让她监视卫凯民。

在娄干堂的安排下，卫凯民和乔芳的婚礼在圣巴巴拉歌舞厅举行。小分队劫持了伴娘，范思玲假冒伴娘混入婚礼现场，为的是告诉卫凯民王家贵没有死。小分队怀疑有人通敌，李同怀疑这个人就是乔芳。经过商量，他们决定利用王家贵做引子，引出谭森。在教会医院里，范思玲告诉了卫凯民小分队和李同制定的新计划。看见卫凯民出去了，马六和王家贵先后都闯入了乔芳家。

卫凯民打算把总攻时间告诉娄干堂，引出谭森。娄干堂打算在共军发起总攻之前以开会的名义把卫凯民和爱德华约在一起，让共军的大炮炸死爱德华，以此制造美国人和共军的矛盾。同时，娄干堂封死了李同的住宅，让李同在家里无法脱身。谭森下令杀了李同及全家，可李同却命令手下潘守生定了一桌酒菜送到家。

李同设计吓跑了马六等人，自己得以脱身。娄干堂下令让马六杀了卫凯民，小分队击毙了马六，同时拦住了赶去“开会”的爱德华，挽救了他的生命。总攻发起，娄干堂驱车逃跑，等卫凯民等人找到他时，他已被击毙在车内。解放后，卫凯民被任命为军事委员会保卫处一科科长，李同为副科长。而谭森则躲在了特务秘密集训地，他们计划刺杀科学家段之博。

卫凯民找到了乔芳，向她求婚，乔芳感动落泪。谭森潜入纺织厂帮忙，取名刘建清留在了厂医务室。组织上不承认乔芳和卫凯民的婚姻关系，也不批准卫凯民和乔芳的结婚申请报告。李同决定以乔芳为诱饵将王家贵引出来。王家贵又一次奉命执行任务，来到特种金属厂偷走了大量的工业铂金，但却被人发现。

李同根据对王家贵经验，判断出偷铂金的就是王家贵。为此李同来找到乔芳，希望乔芳帮他们钓出王家贵，乔芳说她拒绝合作。于是，卫凯民又来劝说乔芳。乔芳知道要帮卫凯民就必须离卫凯民远远的，让敌人觉得他们没有关系，王家贵才会来找他。

范思玲介绍乔芳到餐厅做服务员，乔芳不甚感激。王家贵偷偷来到餐厅找乔芳，本想带她走，乔芳不肯，于是王家贵强奸了她。乔芳觉得无颜面对卫凯民和范思玲他们，她决定辞职回石桥镇的老家。回家后的乔芳发现自己怀孕了。另一边在李同的撮合下，卫凯民终于决定跟范思玲在一起。

乔芳母亲发现乔芳怀孕了，乔芳承认怀的是王家贵的孩子。卫凯民也和范思玲结婚了。李同的手下潘守生被调派到了石桥镇监视着乔家以捕捉王家贵，潘守生却觉得是上级对自己不公。李同和卫凯民抓获了曾经娄干堂的手下丁家祥，得知特务通过晚上十点的113.3频道广播联系。乔芳的孩子出生了，可乔家却决定把孩子送人。

乔芳偷偷将孩子放在卫凯民家门口，范思玲不明就里收养了孩子，卫凯民给她取名爱爱。潘守生在石桥镇郁闷至极，被特务控制。一转眼，爱爱已经快十岁了。公安破解了113.3广播里的暗语，推测出谭森的上线可能是个女的。李同怀疑是乔芳，潘守生调查出乔芳十年前生过一个女婴，卫凯民怀疑爱爱和乔芳的关系。谭森来到医院碰到范思玲的姨妈，姨妈匆忙将谭森打发走。

爱爱带着卫凯民的水壶去石桥镇郊游，乔芳据此认出了爱爱，竟在她面前哭了起来。爱爱回家后把乔芳的事告诉了父亲，卫凯民确信了爱爱和乔芳的关系。谭森将王家贵召唤回浦江，让他潜入乔芳家对面的七八七研究所窃取相关成果，与此同时，公安机关也得到了这个情报。

范思玲来找乔芳，同时王家贵也不请自来，乔芳为保护范思玲，谎称王家贵是远亲表兄。第二天一早，王家贵偷来了公社的拖拉机，强迫乔芳的哥哥乔瑞载他去七八七所，路上，乔瑞趁机逃跑。王家贵本来开枪杀了乔瑞，却不小心打中乔芳。卫凯民和李同根据拖拉机出事现场的情况，推测王家贵的目的地是七八七所。

范思玲在姨妈家里发现一封信封上有字痕，却没有寄出地址，十分疑惑。黄仓找到王家贵，让他去棉纺厂医务室和谭森会合，谭森逼他杀乔瑞。卫凯民通过对给乔芳接生的老中医的盘问，了解到爱爱的亲生父亲就是王家贵。

范思玲从跟乔芳的聊天中，猜到了爱爱的亲生父亲就是王家贵。说了之后，乔芳打算带着母亲回石桥镇去把王家贵引出来。潘守生将乔芳送回了石桥镇。王家贵终于潜入七八七所找到了谭森让他找的科学家章济，王家贵威逼他之后，索要了一号工程的详细地图。卫凯民等人在乔芳家蹲守了一天一夜，可完全没有动静。卫凯民无奈之下想出了让人痛心的方案。

王家贵根据地图指示，潜入材料室拍摄了重要材料，卫凯民怀疑王家贵来七八七所只是做样子给上家看，而他自己的真实目的还没有暴露。为了抓住王家贵，李同想用爱爱引出他，可卫凯民不愿实施这个方案，但在李同的劝说下，他只得无奈同意。王家贵回来找自己的母亲，他打算带母亲一起离开大陆。

卫凯民把爱爱接到了乔芳家，企图引出王家贵。王家贵果然来到了乔芳家附近，并发射了两颗信号弹，为的就是把公安引导乔芳家附近，好让自己和母亲从另一条路脱身。谭森确信王家贵会逃跑，为了拦住他，谭森决定杀了王家贵的母亲，范思玲的姨妈病倒了，为了调节卫凯民和范思玲的矛盾，她请卫凯民和范思玲来家里吃饭。

范思玲知道卫凯民把爱爱带去石桥镇引王家贵，姨妈在隔壁听到了一切。王家贵把母亲带到了海滩边上，准备等涨潮时带母亲走。可王家贵出去打探情况的时候，王母却醒了，她想去石桥镇看看自己的媳妇和孙女，就自己跑了。王母在途中被人袭击，乔母被误杀身亡，卫凯民和李同猜测到被袭击的老太太就是王家贵的母亲。

李同、卫凯民谎称查户口找到了谭森家，在他家周围布置了埋伏。王家贵也来到谭森家的附近，他打算暗杀谭森，却被埋伏的卫凯民和李同发现。公安抓住了谭森。卫凯民和李同在搜查谭森的办公室，从线索中发现了王家贵准备偷渡的海滩，他们终于在芦塘海滩抓住了王家贵。

为了让王家贵招供并且合作，卫凯民无奈去找了乔芳，想让乔芳劝说王家贵的母亲，再让王母去劝王家贵合作，乔芳却把卫凯民赶走。深感内疚的乔芳又回到卫凯民家，却发现了范思玲要跟他离婚的事实。为了爱爱，乔芳终于同意合作，来找王家贵的母亲。

王家贵的母亲因为害死了乔母而深感内疚，她同意去劝说王家贵坦白，卫凯民回想起来他们曾经调查出谭森的上线是个女的，并想起范思玲姨妈家的收音机也正好调在特务用来联系的113.3波段，他越想越觉得姨妈可疑。

卫凯民把他的怀疑告诉了李同，并且开始调查丁静宜。潘守生从石桥镇来探望卫凯民，企图打听调查的“第三个人”情况，被卫凯民制止。李同和卫凯民经过多方面调查，基本确定丁静宜的特务身份，他们打算劝范思玲配合他们的调查。范思玲抑制不住自己的好奇心，趁姨妈去医院的时候来到家里寻找线索。

范思玲在姨妈家发现了一张纸条，经过技术鉴定，确定那是暗语。当卫凯民告诉范思玲这个事实时，她心里十分难过。姨妈的病情越来越严重，范思玲把她送到医院之后，担心调查中断，又回到家里搜集线索，她发现一本书里有许多字被圈上了红色的记号,经过技术鉴定是密码。姨妈回到家，发现房间被搜索过了。

警察局安排在特务内的卧底突然被杀，说明身份暴露，因此，上级安排要将一些人疏散出城外，其中就有乔芳和乔瑞，可程书记却叮嘱李同，不要把这件事告诉卫凯民。卫凯民在街上巧遇乔瑞，发现他们要被疏散出城，卫凯民十分内疚。程书记向卫凯民解释这是为了保护乔芳，可卫凯民还是不能平息内心的气愤。

一转眼，卫凯民退休了，范思玲被下放到了农场劳动。潘守生从牛奶瓶盖上发现字条，根据上面的指示，潘守生在小茶馆跟特务黄仓见了面，黄仓让他去找王家贵。李同和卫凯民突然接到任务——去清风农场接爆破专家章济，因为他有新的研究成果，也正因为此，有特务要杀章济。卫凯民却有些犹豫是否接受这个任务。

卫凯民终于同意了接受这个任务，来找到李同商量，闲谈中了解到潘守生已经当上了刑警队副队长了。很快，卫凯民和李同就登上了去青峰农场的火车，并发现有人已经在跟踪他们了。潘守生派人逮捕了乔芳和王家贵的母亲，并设计绑架了爱爱，他当着爱爱、乔芳、王家贵和王母的面，故意说出王家贵越狱等很多事实真相，刺激王家贵接下刺杀任务。

看守所所长刘丰林向李同和卫凯民打听情况，可却一无所获，他只能逼问章济，章济告诉他李同和卫凯民知道有人要杀他，所以要带他走。李同和卫凯民在无奈的情况下只能向刘丰林坦白，可刘丰林不相信他们，并且把他们关了起来。青峰农场突然来了一场大火，李同和卫凯民带着章济趁机逃跑。

刘丰林抓不到被李同和卫凯民带走的章济，便发布了告示，卫凯民和李同变成了被通缉的杀人犯。潘守生知道自己的身份可能暴露，他派人追杀王家贵，逃脱了潘守生追杀的王家贵在跟踪章济时又被卫凯民抓获。王家贵告诉卫凯民和李同，他的幕后就是潘守生。为了保护彼此，卫凯民和李同放了王家贵，决定将计就计把潘守生引出来。

众人带着章济一同回到了少年宫库房躲避，因为这里是潘守生知道的地方，他们为的是引出潘守生。这个时候，突然的一声枪声将所有的宁静打破。乱枪中，王家贵为了保护爱爱和乔芳，不慎中枪而亡。潘守生接到电话，对方是王家贵，并约他一个小时后在同仁医院见面。潘守生不知王家贵已死，按时赴约。卫凯民和李同又重新回到了岗位，可范思玲却病倒了。

范思玲躺在病床上，现在她也想把卫凯民托付给乔芳，也希望乔芳能跟爱爱相认，爱爱终于考上了大学，众人都希望完成范思玲的遗愿，能把卫凯民和乔芳再撮合在一起，但乔芳还是离开了。乔瑞为乔芳的一生痛斥了卫凯民一番，这一番话终于让卫凯民下定决心回到乔芳的身边。