一陣刺耳的電話鈴聲將林云飛從睡夢(mèng)中驚醒，電話中傳出副科長(zhǎng)董智超急促的聲音：“八所秦工程師在火車(chē)站丟失了裝有重要科研項(xiàng)目的機(jī)密文件包，此事引起上層的高度重視，你速趕到鐵路公安局?！绷衷骑w與偵察員曹陽(yáng)驅(qū)車(chē)趕到鐵路公安局時(shí)，董智超告訴林云飛，公安已經(jīng)破案了，是一起普通的盜竊案，讓林云飛與公安做好收尾工作。林云飛在觀看對(duì)小偷的審問(wèn)錄像時(shí)，發(fā)現(xiàn)了破綻，并迅速報(bào)告了處長(zhǎng)洪子城。有著豐富偵破經(jīng)驗(yàn)的洪處長(zhǎng)敏銳意識(shí)到這很可能是一件間諜案，決定接手此案，并迅速采取了措施。在對(duì)八所的有關(guān)人員進(jìn)行甄別排查時(shí)，發(fā)現(xiàn)張銓有重大嫌疑，就在將要對(duì)其進(jìn)行詢問(wèn)時(shí)，張銓突然被殺。在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘查和對(duì)目擊證人詢問(wèn)后，拘留了三個(gè)可能殺害張銓的嫌疑人，并對(duì)其進(jìn)行了審問(wèn)，但三人的表現(xiàn)都似乎符合邏輯，也沒(méi)有殺害張銓的理由。此時(shí)上級(jí)通報(bào)，失竊情報(bào)可能在48小時(shí)內(nèi)通過(guò)衛(wèi)星自動(dòng)發(fā)射。時(shí)間一分一秒地過(guò)去，案件毫無(wú)進(jìn)展。林云飛提出了一個(gè)大膽的想法……
　　就在失竊情報(bào)即將自動(dòng)發(fā)射的關(guān)鍵時(shí)刻，林云飛運(yùn)用特殊的偵察手段，使代號(hào)“無(wú)面人”的境外間諜分子不得不低頭認(rèn)罪，外線偵察員也成功地截獲了失竊情報(bào)。正當(dāng)大家慶賀勝利時(shí)，傳來(lái)一個(gè)意想不到的消息：本市的另一個(gè)國(guó)家航天重點(diǎn)科研機(jī)構(gòu)——?jiǎng)恿λ闹匾蒲杏?jì)劃已經(jīng)被泄露到了境外……
　　在案情分析會(huì)上，關(guān)廳長(zhǎng)帶來(lái)了年輕的女偵察員石慧，并宣布她為偵察科新科長(zhǎng)，具體負(fù)責(zé)專(zhuān)案組的偵破工作。這讓兩個(gè)鉚著勁的副科長(zhǎng)林云飛和董智超很不解。為了便于偵破此案，處里決定派林云飛以動(dòng)力所辦公室副主任的身份進(jìn)入動(dòng)力所，進(jìn)行跟蹤偵察。林云飛利用辦公室副主任的身份對(duì)全所的重要部門(mén)、重點(diǎn)部位以及重要人員進(jìn)行了細(xì)致的檢查，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何可疑情況。此時(shí)石慧提出對(duì)全所進(jìn)行一次全面的安全檢查，不想發(fā)現(xiàn)火箭燃料K1樣品少了，而且毫無(wú)線索。林云飛非常自責(zé)在自己眼皮底下K1樣品丟失，回想在動(dòng)力所的每個(gè)細(xì)節(jié)，一個(gè)重要人物也出現(xiàn)在自己的眼前，林云飛提出了一個(gè)讓人不敢想象的大膽設(shè)想——可能是動(dòng)力所工程師袁知方監(jiān)守自盜。經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的偵察、分析，證實(shí)了林云飛的想法，袁知方為了兒子，不得不違心地做出了危害國(guó)家的行為，其背后一個(gè)代號(hào)為“戴安娜”的境外間諜小組浮出水面。專(zhuān)案組果斷出擊，抓獲了間諜嫌疑人，并在機(jī)場(chǎng)截獲了K1樣品。在對(duì)樣品進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)K1樣品少了一半……
　　“戴安娜”背后一定還有更危險(xiǎn)的人物，這個(gè)人是誰(shuí)成了破案的關(guān)鍵。隨著偵察的進(jìn)一步深入，一個(gè)神秘女人出現(xiàn)在偵察員的視線內(nèi)。此人就是與林云飛有過(guò)交往的TTC公司董事長(zhǎng)金夢(mèng)。據(jù)查金夢(mèng)在國(guó)外加入了A國(guó)間諜組織，利用我國(guó)改革開(kāi)放之機(jī)，在本市成立了TTC公司，其目的就是竊取我國(guó)的高科技情報(bào)，這個(gè)TTC公司很可能就是境外間諜組織設(shè)立的重要場(chǎng)所。而金夢(mèng)對(duì)林云飛有“副省長(zhǎng)”親戚的特殊背景很感興趣，正力請(qǐng)林云飛到TTC公司工作。針對(duì)這一情況，石慧建議派林打入TTC公司，近敵偵察。
　　境外間諜組織指示金夢(mèng)對(duì)林云飛進(jìn)行了嚴(yán)密的考察，甚至采用進(jìn)行刺殺石慧來(lái)考驗(yàn)林云飛。在石慧等偵察員的密切配合下，林云飛逐個(gè)化解了一次又一次的危機(jī)，也逐漸取得了金夢(mèng)對(duì)自己的信任，只是負(fù)責(zé)組織安全的王躍龍對(duì)林云飛仍不放心。正當(dāng)林云飛在TTC公司逐漸順利展開(kāi)工作時(shí)，動(dòng)力所的火箭燃料樣品K2配方又被竊取了……