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辽沈战役前夕，地下党员郑朝阳因叛徒出卖撤离北平，带走国民党潜伏名单，给特务带来毁灭性打击。国民党启动特工组“桃园”，负责人竟是郑朝阳的哥哥郑朝山。兄弟两人代表各自阶级展开激烈对抗，暗中使出浑身解数。最终，桃园行动组覆灭，北京城发生巨变，人们满怀希望迎接新生。
由于叛徒出卖，中共北平地下党组织被国民党保密局破获，国民党保密局北平站行动科科长万林生得知外五分局机要科科长郑朝阳系中共地下党，随即直冲警察局抓捕。郑朝阳警校的同学巡长宗向方闻讯之后奔到郑朝阳家报信。郑朝阳从容撤离，万林生气急败坏下令全城搜捕郑朝阳。郑朝阳到联络点找到上级罗勇让他赶紧撤离，郑朝阳说保密局代理北平站长徐宗仁准备投诚，其手里有保密局的潜伏人员名单。决定冒险留下来拿到名单。
西柏坡西黄泥村，来自华北地区的一百零八位县团级的干部齐聚一堂，强将汇聚，尤其是苏联留学回来的白玲，其与众不同的思维和独特的行事作风引起众人的关注。但郑朝阳对这种留学回来满嘴理论的知识分子却有着本能的轻视。北平，万林生四处带人抓捕地下党，一片白色恐怖。中央决定社会部情报保卫人员培训班结业，赶赴北平接管。保定，北平市公安局正式成立，罗勇告诉郑朝阳摆在他们面前的是国民党各个特务组织留下的大小特务将近两万人。任务十分艰巨。
在食堂帮厨的小混混齐拉拉因为私自往羊汤里倒十三香成为怀疑对象。郑朝阳、白玲和郝平川调查审讯齐拉拉。郝平川难改军事风格，简单粗暴认定齐拉拉就是犯人，齐拉拉不断的喊冤，遭到白玲的训斥，双方大吵。郝平川气愤之下去调查齐拉拉的身份，结果跟齐拉拉说的一样，他向白玲道歉。郑朝阳则冷眼旁观，他感觉白玲已经发现了线索，三人去现场排查，白玲拿出专业的器材勘察现场，制止郝平川不要乱走动破坏现场，并拿出手套让她戴上，大老粗的郝平川很看不上这套。白玲在自来水管的连接处发现了蛛丝马迹，白玲的发现和自己的发现不谋而合。最终查到学校的维修工老黄有重大嫌疑。
郑朝阳等108人进城分头接管警察局。郑朝阳进入北平市局并回到原来自己潜伏的外五分局，马上开始依照自己掌握的名单逮捕城内潜伏特务。保密局留下的五个潜伏小组被一扫而空。罗勇在大礼堂给旧警察做报告。中途得到消息，有人抢粮。郑朝阳和郝平川去处理抢粮事件遇见了哥哥郑朝山，两人匆匆相见还来不及叙旧郑朝阳就赶往粮店。原来奸商哄抬物价，现场有很多旧警察却袖手旁观。郑朝阳跟哄抢粮食的群众讲明政策，并承诺一定会稳定粮价。郝平川对于旧警察的态度非常气愤。罗勇要郑朝阳警惕保警总队，并派白玲加入工作组。郑朝阳心里不情愿但也没办法。
齐拉拉从保定到北平找郑朝阳要加入公安，门口遇到看不上他的郝平川。郝平川拒绝了他，齐拉拉恨恨离去，扬言总有一天会回来。郑朝山是青年民主促进会的干事，得知几位会员被特务杀害赶到现场，遇到正在勘察现场的白玲。齐拉拉在胡同中意外看到被绑架的冼怡，一路跟踪，混进绑匪中想解救冼怡。郝平川根据黄包车的牌号找到冼怡被关押的地点，冲进大院击溃了绑匪。郑朝阳面对救下冼怡的齐拉拉，非常欣赏他的机智勇敢，收下他进了公安。
郑朝阳终于来到哥哥郑朝山家，正巧遇到秦招娣给郑朝山修炉灶。秦招娣看到郑朝阳内心惊惧，但还好郑朝阳并没有太多怀疑。郑朝阳和郑朝山两人谈论着新中国和各自的信仰，不知不觉，天色已晚。金城咖啡馆，万林生送来了电台和武器经费。从咖啡馆出来的万林生被人认出，万林生狼狈逃窜。正好遇到刚从哥哥家出来的郑朝阳，郑朝山也看见了万林生。万林生被包围，眼看无处可逃，迎面遇到郑朝山，万林生以为郑朝山是来营救自己。没想到郑朝山极快的挥出一刀。
郑朝山想起自己杀万林生后似乎被人看见，便借口回家拿病案，重回杀人现场，看到飞虎抓的痕迹和弹孔，顿时万分紧张。法医鉴定，杀死万林生的刀伤很奇特，郑朝阳想起哥哥是研究冷兵器的专家，找郑朝山咨询凶器的来历。郑朝山说这种刀伤只有一种独特的廓尔喀弯刀才能造成。郑朝阳想起和哥哥打篮球时哥哥穿的回力球鞋。而凶案现场也发现了回力球鞋的足迹。郑朝山说球鞋踩上屎扔了。随后郑朝阳在胡同的垃圾堆里寻找球鞋未果。
郑朝阳等人开会研讨应对保警总队可能的叛乱，提出“攻心战术”瓦解保警总队。保警总队的杨副官收到密条，让他去御香园接头。已知秦招娣真实身份的郑朝山决定把她留下帮自己。郑朝山化妆来到御香园见保警总队的杨副官，小东西去送茶点看到了杨副官赶紧报告了在这里蹲点的齐拉拉，小东西自告奋勇去偷听他们的谈话，不幸被段飞鹏发现。郑朝山下令段飞鹏灭口。小东西逃出御湘阁跑到警察局报警，被看门的旧警察哭丧棒气走，正遭遇段飞鹏追杀。齐拉拉和郑朝阳赶来营救，齐拉拉身中数刀生命垂危，郑朝阳衣服也被割破多处，郝平川及时赶到，段飞鹏隐遁。
白玲通过投诚人员得知有人在翠宫院接应叛变保警总队，但却没人知道翠宫院是什么地方。冼怡叫郑朝阳帮自己解除婚约，郑朝阳怕麻烦就推给白玲帮忙去处理此事。白玲去见冼登奎家帮冼怡解决婚事问题，冼登奎对白玲一副顺民的样子言听计从。白玲在冼登奎家却意外发现了“翠宫院”线索，推测出杨凤刚和保警总队汇合的最终地点——平西的七爷坟。宗向方掌握了粮商屯粮哄抬粮价的证据并人赃俱获立了大功，多门一帮旧警察赞扬宗向方替他们争口气。商会会长魏樯知道屯粮事情败露，为了洗脱自己交出了屯粮粮店老板的名单。对照名单打击了扰乱社会秩序的不法商贩，粮价也回归平稳。
郑朝山计划绑架白玲，吸引警方出动找人，兵力分散之际，让保警总队爆炸军火库并趁机攻杀公安局，之后撤出北平和杨凤刚汇合。在准备去寻找被绑架白玲下落的时候，郑朝阳接到一个电话，对方告诉他白玲暂时不会有危险。郑朝阳通过一张废弃的“鸭票子”找到白玲被绑架的线索，顺藤摸瓜的找到了绑架者之一大奎子，在多门和齐拉拉的帮助下找到了白玲被关的地方，成功解救了白玲。郝平川则和保警总队副中队长老孟联手将军火库内的保密局特务全部逮捕。老孟是我党多年前派遣的地下特工。被救下的白玲却告诉郑朝阳，还有一个爆破组隐蔽在军火库外。
齐拉拉得知自己在保警总队爆炸现场捡到的火柴是城里的西餐厅咖啡馆专用的，带着宗向方的照片找到金城咖啡馆，经理乔杉让袁硕跟踪齐拉拉，他看见齐拉拉进了别的咖啡馆才放弃跟踪。在小教堂的忏悔室里魏樯对郑朝山之前的行动失利表示不满。在公安局的大院里老孟和郑朝阳终于见面了，原来老孟就是我党多年前派遣在保警总队的地下特工，宗向方知道了显得很惊讶。郑朝山买菜回来看到秦招娣在忙着挂红旗很是郁闷。朝阳来给哥哥送回力球鞋，但吃饭的时候郑朝阳对破获保警总队的事情出言不逊令郑朝山心生不满，兄弟俩想法相左，话不投机。
饭店伙计刘海去给瞎猫相好谢寡妇家送外卖，然后告诉多门有哪些菜式，多门产生了怀疑，回到公安局他告诉了郑朝阳，郑朝阳马上部署了人力抓铺瞎猫。段飞鹏暗中观察，得知消息，准备动手。郑朝阳准备趁刘海去谢寡妇家收碗时动手，不巧行动时遇见了郑朝山，朝阳随便应付了几句离开，瞎猫听到信儿翻墙逃跑，段飞鹏紧追瞎猫，齐拉拉发现瞎猫逃跑也赶紧追了上去，郑朝阳一行人闯进屋内时，瞎猫已经逃跑了，齐拉拉抓住了瞎猫的同时段飞鹏也赶了过来，但郑朝阳抢先一步抓住了瞎猫。
北平开始打击“粮老虎”，很多奸商被抓。郑朝阳从奸商的往来账目中发现了杨凤刚的驻地——平西沙子口旧矿场。郑朝阳化妆粮食商人一路做了记号到旧矿场见到杨凤刚，杨凤刚知道郑朝阳是警察。郑朝阳则冒充自己是中统骗过杨凤刚，但还是被关押起来。在关押处发现了冼怡竟然也关在这里。矿场外，包围圈完成。矿场里，杨凤刚获悉郑朝阳说谎。下令连冼怡一起处决。这时，冼登奎带着委任状来和杨凤刚谈判。城里，郑朝山从旧警察多门的口中探听到郑朝阳带人抓捕杨凤刚的情报，紧急给杨凤刚发报撤离。
郑朝山告诉张朝阳他已经和秦招娣订婚，碰巧白玲带小东西到郑朝山家里来找郑朝阳批条子去看齐拉拉，白玲看到秦招娣对其容貌有点怀疑。郑朝阳留下两人吃饭，在家里白玲看到郑朝山在业余剧团演戏的照片，郑朝山也想趁机测试一下小东西能不能认出自己，了解到小东西的家里已经没有什么亲人了。宴席散后白玲送小东西回家路上，小东西说自己看郑朝山一个动作和凤凰很是相似——听人说话的时候习惯性的侧头。白玲想起郑朝山的一只耳朵是聋的。难道凤凰会是郑朝山，回到公安局白玲打电话给慈济医院的人事处要调郑朝山的个人档案。
白玲发现景福商行很可能是国民党一个大的潜伏小组，暗中监视调查这个小组，齐拉拉得知后奉命化妆进去侦查，但马上被特务识破给他抓了起来。商行的伙计于泽认出齐拉拉是保定的小混混，认为他绝对不是公安。而老板张孝先很明感的感觉不对劲，所以计划马上撤离，并且要杀齐拉拉灭口。情急下，齐拉拉机智的逃走了。郑朝阳带人夜里去突击景福商行，逮捕了张孝先，可是于泽却逃走，追捕过程中齐拉拉开枪击中了于泽，郝平川对齐拉拉的懒枪法突然变神枪感到很诧异。
张孝先交代出于泽曾经给一个代号025的人送过电台，两人是同学。郝平川跟白玲说，怀疑齐拉拉有问题，因为齐拉拉很早就认识于泽，尤其是当晚那一枪打的太准了，他实在是觉得太过奇怪。原来开枪击毙于泽的是宗向方，并栽赃给了齐拉拉。他本来想杀掉齐拉拉，但是看到齐拉拉成了被怀疑的对象后，觉得还是留着齐拉拉给自己当挡箭牌比较好。郝平川再次到案发现场勘查，居然发现树上有第二个弹孔，这说明当时有人开了第二枪。郝平川找到齐拉拉，告诉他弹道专家给出结论了，于泽不是齐拉拉打死的。之后，郝平川把自己的枪和齐拉拉做乐调换。
郑朝阳和郝平川外出西山的路上，路遇剿总警卫团的人往香山告状。二人觉得事情不妙决定分头去报警。由于他们的及时通报剿总警卫团才很快就被解除武装了。郑朝山和郝平川返程途中想在山货铺购买点山货，却发现店主桑红和未婚夫小何有点不对劲儿，郑朝阳敏感的发现小何非常紧张，感觉这里一定有问题。郑朝阳继续调查桑红母亲钟春红的案子，和白玲重返案发现场勘察，发现了重要线索——三张画像。郑朝阳和白玲、多爷一起到天津查找小何的身份真相，原来他是何方舟过继的儿子何良，何良原本在坐牢，天津动荡时期他的档案被国民党给烧了，但是多爷在他家后院翻到了何良的材料。
郑朝山准备了药给小何，让他用药控制桑红，桑红吃了何良的药已经完全被他控制住了。青龙桥李记山货铺，郑朝阳和郝平川二人缉拿小何，小何不知去向。而此时的山道上，桑红目光呆滞的在山上走着。郝平川下令封锁道路抓捕小何。郑朝阳突然反应过来，要抓的是桑红。郑朝阳找到桑红，郑朝阳发现其身上绑有炸弹。众人无策时郑朝阳灵机一动，用冷水泼醒了桑红，将其制服。小何化妆逃脱时被抓，交代其引诱桑红，诱使桑母得妄想症自杀，将桑红变成“人体炸弹”在首长回家的路上搞袭击的经过。公安局会议室，罗勇、郑朝阳、郝平川、白玲开会。没有找到小何的上线，但发现其手法上像是桃园行动组。白玲对“凤凰”进一步分析，提出该人喜欢“演戏”的可能。
秦招娣回医院宿舍洗衣服，老秦劝慰秦招娣赶紧把事情定下来，却意外发现秦招娣手上的伤疤是新伤，顿时生出怀疑。秦招娣胳膊上的伤疤是其儿时受伤，当时还是当中医学徒的老秦亲自给治伤。秦招娣意识到老秦的怀疑，也开始对老秦警惕。秦招娣在医院试探老秦都和院长说了什么，得知老秦只是请假回内蒙老家。但她在老秦办公室门口偷听到老秦在给公安局电话，但最后却什么都没说。魏樯要求郑朝山尽快除掉朝阳这个绊脚石，所以朝山开始秘密计划栽赃郑朝阳，他让段飞鹏假扮电工到公安局档案室把伪造的旧档案放进去，这样就可以栽赃陷害朝阳是党通局特务。
在婚礼当晚，郑朝山趁秦招娣不注意给她下了药，谁知秦招娣早就有所警惕把药吐了出来，却发现原来郑朝山在地下室秘密发报。得知原来他是特务，她很惊讶不知所措。调查小组分对张朝阳身边的齐拉拉、宗向方、郝平川、多门、冼怡等人进行调查，还有一份郑朝阳亲笔签名的文件，说明他已经同意被吸纳为中统特务，但是郑朝阳极力否认签名是他本人签的。郑朝山给郑朝阳送饭，希望郑朝阳退出警界出国留学，被郑朝阳拒绝；冼怡到公安局接受调查，替郑朝阳喊冤，结果在调查的过程中跟调查组产生了冲突被关起来了；齐拉拉找到白玲求情，想让她帮郑朝阳说两句好话，但是白玲坚持原则，要继续调查到底。
