抗战时期的延安，边区保安处特务队在护送中央首长去西安谈判的路途中，卡车突遭土匪袭击，众多战士牺牲，首长险遭不测。这一突发事件，让中央情报部负责人李木即愤怒又震惊，责令边区保安处处长周劲限期破案。周劲自觉无地自容，发誓要把背后的敌特分子挖出来。这次袭击的策划者是反共救国军陕西地下工作站特务陈纪元。此次袭击并未伤及中共首长，陈纪元仍按承诺给担当这次袭击任务的当地哥老会大爷李青五升职发饷，李青五自是眉开眼笑。周劲和副处长王彬带着侦察员在城区化装侦察，很快弄清了隐藏在城区的坐探，正是此人扮装成卖烤红薯的小贩探得保安处可能要护送中央首长的迹象。周劲决定引蛇出洞，一举歼灭那股土匪！此时，一位叫晏西的女战士受李木之命前来保安处报道，一向轻视女性的周劲大为恼火，嚷嚷着退人，晏西一气之下真走了。周劲被李木找去骂了一通，在知道晏西是学无线电的大学生后，周劲勉强认错接回晏西，分配晏西负责监听电台，晏西笑而服从。

反共救国军陕西地下工作站站长毛绪言来到陈纪元所在的甘泉督战。毛绪言对陈纪元十分信任和赏识。当毛绪言看到陈纪元正在认真学习马列著作，尤其还能流利背诵《共产党宣言》并能深刻加以阐释时，更是多了几分佩服。陈纪元说他做这一切，是为了有朝一日潜入延安。毛绪言大喜，这正与他带来的一个计划相符：派人潜入延安刺杀中共最高领导人！毛绪言本没打算让这位爱将去执行这个几乎不可能完成的任务，但最终还是被陈纪元的决心所打动，并从中看到了成功的希望。正好此时从另一渠道传来保安处准备 “引蛇出洞，歼灭土匪”的情报，毛、陈决定将计就计，以牺牲李青五的土匪部队作掩护，麻痹保安处，掩护陈纪元打入延安。也为了让晏西相信战争的可怕，周劲特派警卫员李满屯全程保护晏西参加剿匪战斗。岂料战斗中晏西不仅毫无畏惧，竟然还是神枪手，令保安处的男士们大为惊讶，周劲更是难以置信。王彬却看出了某种端倪，他提醒周劲，此女子不像是上级派来当电台监听员的。果然，战斗结束后，晏西的正式任命也下来了——保安处副处长，王彬则调往敌占区工作。

周劲傻了，对上级给他安排一个女性搭档非常抵触。晏西对此则毫不尽介意，，工作、学习、打扮、浪漫，一样都不少，弄得周劲时常看着晏西皱眉头。在陈纪元筹备潜入延安之时，另一对日本间谍孔凡、肖英夫妇却已来到延安。孔、肖二人原是苏联红军情报组特工人员，在苏联接受完训练，被派到日占区沈阳工作，为苏联红军收集情报，同时也与中共保持联系。不久两人被日军抓获，日军以让肖英充当慰安妇相威胁，迫使孔凡叛变。之后，两人以到延安向中央汇报工作为由来到延安收集情报。由于是同行，自然由保安处接待。

周劲与孔凡曾经是战友，而且孔凡还救过周劲的命，二人一见如故，时常聊天。当孔凡夫妇行程已到，得知肖英怀孕时，周劲主动替其向上级请示让俩人继续留在延安生孩子。这期间，孔凡一直通过在《解放日报》上发表诗稿的方式与日军联系并传递情报。晏西对孔凡的起疑缘于孔凡两首被《解放日报》退回到保安处的诗稿，这种不太符合特工职业的爱好让晏西对孔凡的诗作产生了兴趣。晏西找来孔凡曾在《解放日报》上发表的所有诗作，发现这些诗稿中竟然有某种特工常用的文字密码迹象。周劲虽对这种文字游戏不太相信，仍同意对孔、肖二人进行进一步调查。侦察员李然一见晏西就心生爱意，只是不敢表露，这时主动请缨调查孔、肖。

其实肖英一直不赞成孔凡的叛变行为，但又说服不了丈夫，同时也深知当叛徒的下场，只好希望生完孩子后赶快离开延安，早日结束这种灵魂被煎熬的日子。此时，日军从报上得知孔凡夫妇已打入延安，便加紧了特种部队的训练，准备伺机里应外合，实施派特种部队进入延安刺杀中共最高领导人的行动。保安处的工作虽然紧张，但也有乐趣。大水和李满屯就是一对见面就逗嘴的“冤家”，常常相互调侃，谁也不服谁，弄出一些笑谈，实际上两人友谊深厚。周劲和晏西在工作上虽然配合得不错，但平日里也免不了唇枪舌剑。周劲就一直有意无意强调保安处的工作不适合女同志，晏西自然不服。

一次晏西晚上值班查铺，战士张小阳突然在睡梦中高喊：有情况！战士们哗地掀开被子，一个个光着膀子穿着裤衩跳下炕去抓枪，搞得刚进门的晏西非常难堪，要罚张小阳关紧闭，这时周劲像早知道会发生这种事一样突然赶来，有些幸灾乐祸地替小张求情。这期间，保安处的电台监听到延安附近清凉山的一座寺庙里有敌人电台活动，经过周密侦察很快将其全部抓获。事后周劲和晏西都觉得这次轻而易举地破获敌人的电台和密码，有些跷蹊，难道敌人在使障眼法？这次他们想到一起了。

孔凡从周劲那里无意中得知王彬去了敌战区，猜到可能去了上海，便用诗作将情报传到日本关东军特务机关。王彬在上海被日军杀害。消息传来，周劲悲痛之余，想起曾跟孔凡提及过王彬去敌占区的事，加之晏西对孔凡的怀疑，马上意识到孔凡可能真有问题。李然此时也有了侦察结果，孔凡夫妇属未经组织同意擅自回延安。周劲带人赶往孔凡夫妇住地，但已人去屋空。逃亡中的孔凡完全丧心病狂，遇人便杀，最后饮弹自尽。肖英念着怀中的孩子，举手投降。事后，考虑到肖英认罪极好，且怀有身孕，被送到陕北公学学习，希望她能从新做人。通过这件事，周劲对晏西有了新的认识，言语间也就多了些商量。

陈纪元化名陈冰，以教授助手的身份跟随中央大学参观团来到延安。陈冰在访问期间表现非常好，深得边区教育干部的喜欢。在一场与保安处的蓝球比赛中，陈冰表现突出，引起了喜欢打球的周劲的注意。周劲总觉得陈冰有什么地方不对劲。访问结束时，陈冰突然要求留在延安参加革命，有关部门当然非常欢迎。保安处奉命对陈冰进行政审，没有发现什么疑点。到是陈冰对马列主义的深刻认识，让周劲起疑：一个热血青年怎么会有如此深刻的认识？政审结束后，陈冰被安排在边区教育部普教科工作。

延长县县长邹新龙也是反共救国军地下特务，毛绪言秘密前往向其传达上峰指示：决定在延安发动一次规模空前的连环大行动，趁潜入延安的特工刺杀中共领导人成功，发动米脂、绥德两县的保安团暴动，进攻八路军驻军部队。在延安表面平静的生活中，周劲和晏西仍然嗅出了越来越浓烈的危险气息。为了将危险控制在萌芽状态，晏西跟着延安县妇女部的郑毓秀走乡串户，深入延安周边地区侦察。晏西很快发现李然一直在暗中保护自己和郑毓秀，非常生气。李然只好离开。结果两人随后险被地主武装抓住，幸好周劲及时赶到解了围。

郑毓秀是个漂亮的米脂女人，她一见周劲，立即被周劲身上的男人气所倾倒，但周劲却毫无反应。晏西得知后，鼓励她大胆主动追求。弄得郑毓秀每每蠢蠢欲动要对周劲表白，终因不好意思而闭口。晏西为此着急，干脆直接替郑毓秀向周劲挑明。周劲闻知大惊，直呼根本不可能。关毓秀很是伤心。晏西则不明白周劲为何对女性如此惊恐。晏西在乡下发现了延长县长、还俗和尚、某小学校长等一条敌特网络，并巧遇也在乡下进行普教工作的陈冰。知道陈冰竟然是校友，谈得甚是投机，弄得郑毓秀很是羡慕，认为他们是天生的一对。

陈冰认真的工作态度和对马列著作的深刻认识，很快赢得了普教科领导和同事的好评，尤其是同屋住的吴松江，更是把陈冰看成自己的良师益友。敌特张校长暗中策反堡寨地主武装首领杨长盛。周劲在拜访杨长盛返回的路上遭敌特暗算，摔下山坡受伤，被赶到的晏西救回。周劲说，各救一回，算是扯平了。

毛绪言派人向陈冰发出联络信号，陈冰很激动，知道终于要行动了。这时晏西来找陈冰聊天，交谈中，陈冰突然有种不详之感，果断放弃了第二天的联络。毛绪言也从另一个渠道发觉保安处有所察觉，于是发出提前行动的通知，自己则溜出了延安地区。保安处决定抓捕已跟踪一段时间的特务网，但特务已开始行动。还俗僧人带着地主武装在公路上埋着地雷，准备炸死八路军留守兵团司令。周劲及时赶到，使部队躲开了敌特的伏击周圈。

通过审讯张校长等人，保安处得知，敌特还准备策反杨长盛破坏延安通往绥德的公路，为米脂、绥德两县保安团发动武装暴动作准备，同时还交代有一个全能杀手已潜入延安，准备刺杀一、二号首长，但此人是谁他们并不知情。周劲吓出一身冷汗。今天中央一、二号首长要到抗日军政大学看望同学，保安处立即加强了警戒和保安工作。

接着，安保处又成功抓获了邹新龙等特务，米脂和绥德两县的保安团也被八路军驻军部队缴了械。地主杨长盛虽然闻到风声自己没参加，但其手下有部分人参与了破坏行动，被保安处要求解除武装，上缴所有枪支。杨长盛发誓与共产党不共戴天。后来得知这一切的陈冰，暗自庆幸自己没有轻举妄动。

　郑毓秀在这次行动中受伤，周劲前去探望。郑毓秀在晏西的鼓励下终于亲口向周劲表白。周劲不知所措，但最终还是拒绝了。郑毓秀伤心不巳。得知晏西又去找陈冰聊天，心里很不舒服。其实晏西频频找陈冰聊天，是想试探陈冰，她也对陈冰有所怀疑，只是总也找不到破绽。

　毛绪言截获一个重要情报，新四军第三师参谋长和第八旅旅长田尧将要去延安开会。毛绪言心生一计，并将行动计划报给日军侵华司令部特务机关头子土肥原贤二，希望能统一实施，合作抗共。考虑到计划的复杂和重大，毛绪言决定调回陈纪元来负责计划的实施。陈冰突然失踪了。消息传来，周劲和晏西后悔不巳，同时也庆幸陈冰并未得手。吴松江因为与陈冰关系密切，被普教科科长赵非严加审讯。吴松江根本不相信陈冰是特务，在审讯时精神失常。

毛绪言的计划是，派人装扮成八路军的旅长进入延安，趁中共最高领导人接见时实施刺杀，这被称作A计划。同时日本人制订了B计划和C计划。日本人的B计划主要是针对共产党延安根据地，派遣一支特种部队穿插偷袭。C计划则是针对八路军在太行山的总部。经过再三考虑，陈纪元请缨自己担任装扮者。毛绪言再次被感动，专门从南京接来外科医生准备对陈纪元整容。在等待期间，陈经元再次化装潜入延安，找到杨长盛，说服其同意把堡塞作为日本特种部队的集结地。在离开延安检查站时，陈纪元逃过一劫。

日本人在海上将新四军第三师参谋长和第八旅长田尧及随行人员全部杀害。陈纪元经过整容扮成新四军第三师第八旅旅长田尧潜入延安。在当地妇联一位女同志的极力说服下，郑毓秀决定与一个比自己大许多的军队干部结婚。周劲得知后赶去劝阻，情急之下违心地接受了郑毓秀的爱。第二天正准备婚礼的军队干部得知情况有变，带着部队赶到郑毓秀住地，在双方持枪对阵中，当军队干部得知郑毓秀对周劲的感情后，明白是一场误会，拍了拍周劲的肩膀带着部队走了。

侦察员李然突然向晏西示爱，情急之下动作粗莽，周劲赶来解围。李然被发配到特务队戴罪立功。李然冷静下来后很觉羞愧。日军特种部队在途中杀死了一支马帮队伍，化装后，由近川和伊腾带领，骗过了边区检查站人员，进入延安地区。此时，陈纪元也在八路军晋西北兵站接受审查后，由八路军晋西北兵站派人护送去延安。

日军特种部队的另一队伍由谷野率领，他们偷袭了八路军的哨所和一个八路军营部，混入边区。其间，近川的“马帮”曾与保安处的特务队相遇，李然用日语试探“马帮”，没有发现问题。近川察觉出这是特务队，给谷野留下命令消灭他们。

周劲与郑毓秀确定了恋爱关系，晏西心里突然觉得很不是滋味。以前一直为周劲的婚姻操心的李木也突然发现，为什么就没想到周劲和晏西这一对呢？连李满屯也看出了晏西心里有周劲，周劲更加懊恼。晏西发现延安一处诊所是敌人的新接头地点。毛绪言对晏西很恼火，决定派在延安深藏很久的特工“老鼠”刺杀晕西，为陈纪元的延安之行扫清障碍。谷野的日军特种部队趁夜偷袭保安处的特务队，大部队脱险，侦察员李然牺牲。临死前，李然让周劲转一封信给晏西。李然在信中表达了对晏西的爱和忏悔。

在去延安的途中，陈纪元发现自己与日军化装的“马帮”同住一个客栈。晚上民兵夜查，陈纪元帮助日军躲过一劫。到达延安后的陈纪元被安排住进中央军委招待所。周劲将部队化装成老百姓，以避开在暗处的敌人。近川命令谷野一定要拖住并想法消灭特务队。谷野的部队与周劲的部队再次开战，被周劲全歼。“老鼠”的刺杀被晏西机敏躲过，中枪而逃。通过枪伤调查，晏西发现此人竟然是教育部普教科的赵非。

杨长盛把夫人和孩子送往西安，自己留下来和师爷迎接近川的日军特种部队。师爷化装成八路军干部在哨卡帮助近川的“马帮”顺利通过，接进堡寨。郑毓秀带着干部苏雁来到堡寨动员青年参军，堡寨的青年人大多给杨长盛当过地主武装，得知可以参军后，个个欢天喜地报名。杨长盛为了不引起人们注意，专门跑到寨子里，以示支持郑毓秀的工作。晏西在哨卡检察时发现曾在这里通过的“马帮”可能就是日本的特种部队。但是，这个马帮却突然消失了。特务队开始在延安周围展开搜查。郑毓秀和苏雁征兵结束来到杨长盛家中表示感谢，被隐藏在这里的日军特种部队关起来。

周劲在搜查途中路过寨堡，在杨长盛家中没有发现异样。近川明白他们的行动已经被八路军觉察，逐在天亮前带着郑毓秀等人一起转移到一座废弃的窑洞。周劲、晏西接报郑毓秀等人失踪，他们决定再次搜查杨长盛的家。此刻，日军把郑毓秀和苏雁扔进窑洞下的一个地洞里，投入一颗毒气弹离去。周劲带人顺着血迹搜到窑洞，救出了郑毓秀和苏雁，送往八路军留守医院。郑毓秀经抢救无效死亡，周劲心里非常难过。

杨长盛带着日军再次转移潜入寨上憨娃家，杀死憨娃，换上八路军服装，路上被周劲的队伍封锁在一片树林中，经过一番血战，被全部歼灭。晏西认为除了日军外，特务一定还有他们的刺杀计划。晏西在仔细查阅中央首长日常活动安排时，发现23日上午中央一号首长要接见新四军第三师第八旅旅长田尧，引起晏西警觉。

步紧逼，田尧趁陪审员离开之际，突然用钢笔手枪对准了晏西，此时得意的田尧话里话外道出自己就是陈冰之意，然后向晏西开枪后逃走。

晏西身负重伤，在去医院途中，晏西告诉周劲田旅长就是陈冰。周劲要晏西一定要挺住。所幸子弹打在了晏西的心脏旁边，经抢救脱险。毛绪言为了确保计划成功，还准备了另一方案，即用扔手榴弹行刺中央领导人，周劲带李满屯去追查，李满屯差点牺牲。周劲决定利用陈冰骄傲和求胜心切的心理将其抓获。他将假情报通过敌人的渠道传出去。陈纪元得知后果然坚决请求再次前往延安完成没完成的任务。当陈纪元第四次潜入延安时，被等在那里的周劲抓捕。