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1941年太平洋战争爆发后，一艘中立国瑞士的商船“海狼号”秘密驶进了上海。在这艘商船上，集中了以船长、中共地下党员许伯韬为首的一群爱国青年，其中以大副萧汉光、水手长余龙、电讯员秦坤为骨干。这三人分别渗透到了“军统”和“中统”以及汪伪特工总部的“76号”与日特机关周旋，演绎出一系列惊心动魄的故事。从暗杀“军统”叛徒到护送中共要员进行策反，从三夺乾隆皇帝御封的“龙泉”宝剑到四盗德国纳粹提供给上海日军的轰炸机瞄准仪，从巧送电台到延安到为中国远征军送达最高命令，从破获日特机关在重庆密布的“银狐”间谍网，到护送蒋介石到开罗出席“三巨头”会议，剧情跌宕起伏，险象环生，讴歌了中华民族的浩然正气，书写了中华儿女可歌可泣的壮丽诗篇。
1937年12月，在国民政府迁都的前夜，戴笠亲自部署了南京、上海两地的谍报网，由钱一民负责。1941年12月1日，珍珠港事件爆发前夜。中华航空公司“上海号”飞机，在广东境内失事。在这架飞机上有一个特殊的旅客，他将送达一份命令，即驻扎在广东境内的日本23军，在珍珠港得手之后，立即占领香港。中国政府对日正式宣战的当天，钱一民在上海被捕后叛变了，交出了京沪两地的军统人员名单。
钱一民的叛变和龙泉剑的被盗，让戴笠十分烦恼。他一方面派遣韩森赶赴上海，另一方面又不得不借助许伯韬的支持。他们是老朋友，但戴笠对许伯韬历来是借助，却毫不信任。案子很快送到了许伯韬这里，经他分析，盗剑的家伙除了身手不凡，而且还是个瘸子。这是中华民族的耻辱，简直就成了政府对日宣战的一种嘲弄。蒋介石要求戴笠不惜一切代价把它找回来，否则军统就没有存在的必要了。
阿义来茶楼和钱一民接头，说龙泉剑已经到手，晚上在码头八号仓库一手交钱一手交货。他们的密谈却被暗中的韩森听到。河野很快就来拜会了许伯韬，他承认了自己的真实身份，并向许伯韬谈起了一笔买卖，就是在将要举行的拍卖会上当“托”。许伯韬立即就明白了，敌人确实在制造一个政治阴谋。几天后，川岛芳子把韩森交给了河野的特务机关。但是，就在押送的途中，他们遭遇了萧汉光、余龙等人的伏击，韩森得以成功脱险。
拍卖会已经临近，许伯韬说服了阿义，希望能在拍卖会上揭露龙泉剑的真相，阿义口头答应，但就在那天，突然逃脱，溜之大吉。但他通过一个报童交给了秦坤一封信，后者把它交到了萧汉光手上。拍卖会上，集中了上海滩的名流和中外记者。那把“龙泉宝剑”现身了。经过激烈叫价，最终被一个蒙着面纱的神秘女子买走，引起四座皆惊。她果然就是日本间谍川岛芳子！
情况突然变化，阿义措手不及。他给余龙去了电话，却把营救的时间往后推了一小时，他还是想先试着自己能否把事情摆平。是夜，大雨倾盆。阿义随铁匠去了刘家祠堂，看见妻儿已经被绑在树上，身上捆着炸药。阿义沉着与蒙面人交涉着，突然从铁匠身后拔出了自己的双枪，但是枪却没有打响——原来铁匠经不住威胁，只好按照蒙面人的交代，提前偷偷把弹匣给下掉了。
一切在按计划进行。第二天，钱一民正打算去大明楼赴宴，临出门的时候，忽然接到了一个电话，一个陌生的声音告诉他，最好不要乘自己的汽车。钱一民大吃一惊。这样，萧汉光和韩森途中伏击的方案随之流产。他很惊讶地回到海狼号上，对秦坤说内部出了问题，肯定有人通风报信，才让他没有坐车。这时，码头上忽然来了成群的日军，他们在进行突击搜索。情急之下，萧汉光沉着应对，并以秦坤手里那张许伯韬和河野的合影，化险为夷。
许伯韬同辛艳秋谈了话，并了解到他今晚送给钱一民的戏票座位排号。随后，辛艳秋去了“76号”给钱一民送了票，但是他的情绪却很低沉，这让钱一民很纳闷。到了晚上，海狼号的几个成员全体出动去了剧场。计划由余龙装作送茶水的接近钱一民的座位进行刺杀。但是，余龙却发现，那个座位上的人根本就不是钱一民。原来，辛艳秋还是不想借自己的手除掉“恩人”，尽管此人眼下是和汉奸。他临时把戏票调换了。
在除掉钱一民的当晚，海狼号安全到把“吴先生”送过了江。几天后，江南传来了一个振奋人心的消息，一支和平军的部队被中共成功策反。那天晚上，萧汉光第一次向秦坤表达了自己的爱慕之心。他们已经认识了两年，似乎到了瓜熟蒂落的时候了。秦坤虽然高兴，但心中又带着一丝忧伤。她没有把自己这种忧伤告诉萧汉光。
秦坤监听到军官俱乐部的电话，明天下午将有园丁去那里检修花圃，机会终于来了。于是萧汉光和余龙途中劫持了两个园丁，换上他们的衣服，顺利进入了军官俱乐部。等海因里希出来游泳，余龙便从后面爬进306房间。但是没想到，刚才离开的海因里希因为烟斗没有带，又突然返回了，这让萧汉光大吃一惊。他立即吹口哨报警，余龙躲闪不及，只能钻到了床底下。
原来，军官俱乐部的日军事务长私下在和一个叫王三的小贩子做黑市大米生意。趁着新进一批大米，想偷运出几包。不料，其中的一包就是余龙。就这样，好不容易进去了，又被运出来了。好在余龙还记得王三家的位置，于是就和萧汉光一起去了，让王三再去敲开那个事务长的门。王三不敢不合作，还真的把门给敲开了。这样，余龙总算是混进了仓库。
游泳池里的水浑浊了，“汉娜”建议应该去黄浦江游泳，因为这让她想起美丽的莱茵河。海因里希自然兴致很高，两人就一起去了黄浦江。这一去，德国人就再也没有回来。河野从海因里希口袋里发现了那只烟斗，拧开一看，里面藏着图纸胶卷，但他不知道这是经过掉包的假图纸。这个晚上，海狼号上充满着欢声笑语。秦坤在弹奏着天鹅湖，萧汉光趁着这样好的气氛向姑娘求婚了。而余龙也打算抽空回扬州一趟，去看看久违的明珠姑娘。
河野亲自对王晓燕进行了审讯，她把什么都说了。当夜，川岛芳子和河野出来散步，这次她提到了那个特殊手术的目标，就是要求河野把中村枝子的脸换成王晓燕，河野大为惊讶。赶来的枝子却十分坚定，说为了帝国的“圣战”，哥哥已经捐躯，她怎么可能还在乎一张脸？第二天，“变脸”手术在高度戒备下秘密进行了。河野亲自主刀，川岛芳子现场监督。手术获得了成功，河野得到了土肥原的嘉奖，但内心却异常的痛苦。
戴笠无意中看见自己审理的案子中，有一个熟悉的名字陈汉秋，一问秘书胡小曼，才知道这个陈汉秋是自己以前一个部下的父亲。这个部下就是余龙的相好陈明珠。余龙现在也在海狼号上当水手。这个发现，让戴笠眼前一亮，于是生出了一条诡计，把陈汉秋箱子里查到的二两烟土，改成了五斤，这是可以判死罪的。毛线背心勾起了余龙对陈明珠的思念，他打算请假去扬州看看。许伯韬提醒他回去之后要严守纪律。
经过许伯韬再三追问，秦坤这才从自己口袋里也拿出了一枚祖母绿，款式和这一枚完全一样。这下许伯韬楞了，问是怎么回事？秦坤只好说出自己那一段不堪回首的往事，说当年掩护她脱险的那个人，就是送她戒指的人。这个人后来被德军处决了。翌日，秦坤来了电话，问起萧汉光在香港的情况，什么时候回来？她想去机场接他。但是萧汉光由于已经知道了秦坤和安凯的关系，电话里又不好多说什么，只说要秦坤不要接他。秦坤有些不悦了。
再说余龙回到扬州附近的古井镇去看相好陈明珠，意外的得知她家的房子已经变卖了。后来，瘦西湖画坊的刘先生告诉余龙，说就在上个月，陈明珠的父亲因为贩卖烟土在重庆被捕。此时，陈明珠在监狱里见到了父亲陈汉秋。父亲大喊冤枉，要女儿赶紧想办法救他，因为安了这种罪名，随时都有被处决的可能。到了萧汉光结婚的那一天，安凯买着鲜花前去祝贺。没想到的是，他竟然在这个新房里见到了自己的恋人秦坤。
河野撞了萧汉光，接着王晓燕就赶来了，她叫来救护车把萧汉光送进了自己所在的那家医院，以便进一步“照顾”。这天，在重庆的街道上，一个姑娘拦住了戴笠的车喊冤，这个姑娘就是陈明珠。此时，正是父亲陈汉秋绑赴执行枪决的时刻，戴笠带着陈明珠驱车赶到了刑场，枪下留人。几天后，戴笠就向陈明珠摊牌了，要她回归军统，尽快和余龙联系上，以摸清海狼号的情况。
许伯韬接到了“潘老板”的电报，告之最近有一批南洋陈嘉庚等爱国人士捐献给延安的广播电台器材要经过上海，务必将这批货安全护送到目的地。与此同时，戴笠也给韩森去了电报，要他务必阻止这批货，不能落到中共的手上。戴笠的电报中还明确指出，这次行动将有一个27号配合。王晓燕把这个情报发给了河野，后者也在开始着手部署。去重庆的路已经通了，韩森让萧汉光护送安凯和王晓燕出发，第一站先到南京。
许伯韬又在咖啡馆秘密见到自己的接头人，对方告诉他，提货地点改在了扬州附近的古井镇，那里正是余龙的老家。正巧，余龙带着陈明珠已经到了南京，许伯韬电话里告诉他，让他直接赶到古井镇。这个变化，让陈明珠有些意外，她说自己先去看南京的一个姑妈，其实她要去的地方是军统的南京站，她就是27号。陈明珠把这个消息告诉了韩森，然后又和余龙一道回到了古井镇，与许伯韬、秦坤见了面。
陈明珠得知了余龙被俘的消息，立即赶回古井镇。可是她的一双皮鞋引起便衣的注意，双方开始了枪战，秦坤营救了陈明珠，但后者很快就不见了。陈明珠更加纳闷：现在国共不是已经合作了吗？韩森说，我们和中共的合作历来是有限度的，这是政治。正谈着，萧汉光在外面敲门了，韩森连忙让陈明珠从后门离开，慌乱之中，陈明珠遗忘了手绢。被萧汉光一眼就注意到了。当他得知余龙在古井被俘的消息，立即让韩森找一匹快马。
经过激战，他们顺利脱险，但那批货却没有了下落。许伯韬仔细回想着，忽然想起了一个值得注意的细节，那就是在他接近瘦西湖画坊时，刘先生不仅用京胡声报警，而且还在自拉自唱，唱的就是《战樊城》。许伯韬暂时没有动这批货，让河野继续在古井守株待兔。他们返回上海，余龙和陈明珠暂时住到了萧汉光那里。其实自从陈明珠跟着余龙回来，许伯韬就一刻没有放松警惕，只是暂时不动这个过河卒子。
