1949年，雖然解放戰爭接近尾聲，在上海，敵人的力量仍無比強大，甚至無堅不摧。所有的主動都掌握在敵人手中，而我們革命者則無時不處在敵人擺下的天羅地網和重重圈套之中……
深夜的巷道，一群愛國科學家在共產黨護送下秘密撤離上海。然而，在他們認為一切順利時，他們卻已深陷敵人的包圍圈，等待他們的，是早已設下埋伏的國民黨特務的立體打擊。
槍林彈雨之中，隨父母一起轉移的留美歸國少女丁芷寒，在地下黨員祝中華的舍身相救之下僥幸逃脫。然而，她的父母卻跟其他所有科學家一樣難逃厄運，暴屍街頭。她的救命恩人祝中華也因受傷被捕。
多次行動的失敗，使上海地下黨認識到自己隊伍中隱藏著一個叛徒，他就象一根毒刺般深刺在我地下黨組織中。而且，這數次失敗的行動都是由特別行動組組長祝中華負責，偏偏每次也隻有他能夠從敵人的包圍圈中全身而退。種種疑點讓地下黨組織將懷疑的目光鎖定在祝中華身上，隻有祝中華的義父——閘北區委書記況寶山對他深信不疑。然而這時，地下黨組織又得到消息，得知祝中華輕而易舉地從國民黨陸軍醫院逃脫。上海地下黨組織部部長劉延風，副書記賈中全和鄭子民馬上決定立刻找到祝中華對其進行審判，況寶山隻得跟從。
他們在丁家找到了受傷的祝中華，在審判過程中，組織又截獲敵特電報，電報中明確表示祝中華已歸順國民黨，背叛了革命。罪證確鑿，地下黨組織立即決定處決祝中華，而正在這時，關押在地下室的祝中華卻突然神地秘失去蹤影。地下黨組織立即下令追殺祝中華。
幾經周折，慢慢從悲痛中恢複過來的丁芷寒終於發現家人的死都是由國民黨特務組織一手造成的。而設計一切的就是國民黨保密局上海站站長於盛龍和那個由他安插在地下黨組織內部的叛徒。
從地下黨組織在丁家的審判中，丁芷寒得知，曾救她一命的祝中華就是大家懷疑的叛徒。而她經曆的一切讓她無法妄下結論，她與祝中華訂下半年之約，並偷偷放他離開，讓他證明自己的清白。
為了找出出賣父母的元凶，丁芷寒加入了地下黨組織。並主動接近對她懷有愛意的保密局通訊科科長蘭飛。通過他，丁芷寒結識了於盛龍，並終於成為於盛龍身邊漂亮的女秘書。
在敵特工作的丁芷寒慢慢取得了於盛龍的好感和信任，多次為地下黨組織獲取了很有價值的情報，並成功營救出被捕的地下黨領導鄭子民和況寶山。然而，叛徒“飛鷹”的身份卻依舊毫無線索。
年輕多情的蘭飛對丁芷寒情根深種。他對丁芷寒處處關懷，卻始終得不到丁芷寒的承諾。在一次營救行動中，他發現了丁芷寒的真實身份。然而，愛情戰勝了一切，蘭飛決定在丁芷寒身邊默默守護。盡管如此，丁芷寒卻對蘭飛隻有內疚之情，因為她已經深深愛上了她的救命恩人祝中華。
原來，遊離於組織之外的祝中華一直跟丁芷寒保持著聯係，麵對國民黨和共產黨地下組織的雙重追殺，他一直隻身遊走在刀尖之上，暗地裏配合丁芷寒調查真相。雖然有時候他行動神秘，讓人無法猜透意圖。但在相處中，丁芷寒卻慢慢被他吸引，漸漸褪去了對他的懷疑。
就在丁芷寒跟祝中華愛情逐漸升溫的時候，由於叛徒的出賣，上海地下黨組織頻頻暴露，許多領導同誌慘遭殺害。而所有證據都指出“飛鷹”就是祝中華。
雖然，沉浸在愛情中的丁芷寒不願相信這是事實，但她不得不承認，“飛鷹”的身份，讓祝中華一切詭秘的行動都有了合理的解釋，而近期發生的一切暗殺事件又似乎都跟他脫不了關係，就連被竊聽的於盛龍也親口印證了大家的猜測。所有的一切讓丁芷寒開始動搖，就在她深陷在矛盾之中不能自拔時，地下黨組織派出賈中全，全力擊殺叛徒祝中華。不久後，祝中華在一次行動中暴露了行蹤，被鋤奸組擊斃。噩耗傳來，丁芷寒悲痛欲絕，卻不知由於隱瞞組織跟祝中華私自聯係，她也成為黨組織懷疑的對象。
解放在即，上海灘一片血雨腥風，另一個叛徒的代號“地龍”又出現在於盛龍口中。在於盛龍和叛徒共同設下的一個又一個圈套中，上海地下黨損失慘重，幾乎全軍覆沒！
就在此時，丁芷寒在於盛龍的保險櫃裏發現了驚人的秘密，那是一份毛人鳳委任賈中全為“飛鷹”的委任狀！丁芷寒腦子一片混亂。
難道祝中華是被冤枉的？到底誰才是真正的飛鷹呢？真相變得更加撲朔迷離。
為了證實叛徒“地龍”的身份，丁芷寒冒險繼續潛伏。卻不知她的身份早已被叛徒攤開在於盛龍眼皮之下。
於盛龍設下最後的圈套，丁芷寒成為叛徒“地龍”的替死鬼，被關入敵特的死牢，同時也被地下黨組織列入了死亡名單。
上海解放，於盛龍撤往台灣。危難中，丁芷寒和蘭飛被人救出死牢。他們冒著生命的危險重新回到於盛龍的辦公室，希望能夠找到證明自己清白的秘密證據。然而，結果卻大大出乎了她的預料……
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