陈四扬在曹梦飞影响下投身共产党，身在敌营，赤诚为我党工作，曹梦飞的牺牲，使他更为坚定。解放前的一次行动中，机智地在周默的枪口下解救了他的继任领导崔亭山。解放初，崔亭山把他介绍到天津公安局工作。而崔亭山在侦破一桩特务破坏案件时，得到他潜伏敌营的妻子曲霞牺牲的消息。解放军监听站破获敌人独立台(后改为神通台)的一封绝密电报，我方立即成立专案组。崔亭山接受任务，担任专案组侦察分队队长。组长张处长批准他破格用人，崔亭山准备把对敌人装备熟悉的陈四扬调到北京工作。此时的陈四扬在天津，带廖科长等人捣毁潜伏特务的一个据点，不料已“飞”南方的特务头子周默与陈四扬遭遇，陈四扬没有带枪，跟踪时暴露，周默携妻子陈淑珍逃脱。回到局里，陈四扬受到孙局长的严厉批评，反省自己的失误

崔亭山用人不疑，派侦察员苏闵到天津接人。回京路上，陈四扬、苏闵受到周默特务组织老鬼等人袭击。陈四扬机智逃进树林，造成他摆脱公安局控制的假象。周默命令手下严密关注天津、北京，下了务必追杀党国叛徒陈四扬的处决令。陈四扬的妻子三妮从老家济南回到天津，到处寻找陈四扬。老鬼等特务盯上三妮，尾随她查找陈四扬下落。陈四扬在北京见到老领导崔亭山，被安置到崔的隔壁。崔亭山讲明保密纪律，陈四扬擅自上街也受到批判。为了解案情，陈四扬自作聪明地用他懂唇语的本领“偷看”崔亭山对话，他虽出于好心却触犯了纪律。周默返津负有特殊使命，为实施所谓“天籁行动”积极准备。陈四扬利用在北京的旧关系，协助崔亭山找到敌人一部潜伏电台，却不是神通台。特务光头遵照周默命令来到北京，发现陈四扬的蛛丝马迹。陈四扬分析案情时失口说出“神通台”三字，引起崔亭山警觉。

崔亭山怀疑陈四扬采用了反侦察手段，含而不露地进行调查。苏闵作为陈四扬助手，有监督他的责任，她虽没查出陈四扬在电话上做手脚，却发现陈四扬密拍了她的照片，加重了对陈的怀疑和敌意。三妮没文化，人却聪明，利用一个电话号码反跟踪特务找到周默据点。周默训斥老鬼，只因他与陈四扬有约，没有打死三妮。光头在北京连续杀害陈四扬联系过的多人。陈四扬再次失口，说出这个专案牵涉到新中国的安全。崔亭山发觉陈四扬有严重违纪行为，加之多人被杀给专案带来的麻烦，准备送回陈四扬。陈四扬向崔亭山坦白了他懂唇语，想多了解案情是出于破案心切，承认了自己的错误，虽受到严肃的批评，但打消了崔亭山的疑虑。二人分析案情，陈四扬毫不犹豫地说明敌人下一个目标是他。随案情推进，专案组决定查敌特经费，从海外汇款查起。陈四扬获准参与工作，引出了光头。崔亭山、陈四扬全力抓捕光头，光头撞车自杀。