一陣刺耳的電話(huà)鈴聲將林云飛從睡夢(mèng)中驚醒，電話(huà)中傳出副科長(cháng)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目的機密文件包，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(guān)看對小偷的審問(wèn)錄像時(shí)，發(fā)現了破綻，并迅速報告了處長(cháng)洪子城。有著(zhù)豐富偵破經(jīng)驗的洪處長(cháng)敏銳意識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。在對八所的有關(guān)人員進(jìn)行甄別排查時(shí)，發(fā)現張銓有重大嫌疑，就在將要對其進(jìn)行詢(xún)問(wèn)時(shí)，張銓突然被殺。在對現場(chǎng)進(jìn)行勘查和對目擊證人詢(xún)問(wèn)后，拘留了三個(gè)可能殺害張銓的嫌疑人，并對其進(jìn)行了審問(wèn)，但三人的表現都似乎符合邏輯，也沒(méi)有殺害張銓的理由。此時(shí)上級通報，失竊情報可能在48小時(shí)內通過(guò)衛星自動(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……
　　就在失竊情報即將自動(dòng)發(fā)射的關(guān)鍵時(shí)刻，林云飛運用特殊的偵察手段，使代號“無(wú)面人”的境外間諜分子不得不低頭認罪，外線(xiàn)偵察員也成功地截獲了失竊情報。正當大家慶賀勝利時(shí)，傳來(lái)一個(gè)意想不到的消息：本市的另一個(gè)國家航天重點(diǎn)科研機構——動(dòng)力所的重要科研計劃已經(jīng)被泄露到了境外……
　　在案情分析會(huì )上，關(guān)廳長(cháng)帶來(lái)了年輕的女偵察員石慧，并宣布她為偵察科新科長(cháng)，具體負責專(zhuān)案組的偵破工作。這讓兩個(gè)鉚著(zhù)勁的副科長(cháng)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全所的重要部門(mén)、重點(diǎn)部位以及重要人員進(jìn)行了細致的檢查，沒(méi)有發(fā)現任何可疑情況。此時(shí)石慧提出對全所進(jìn)行一次全面的安全檢查，不想發(fā)現火箭燃料K1樣品少了，而且毫無(wú)線(xiàn)索。林云飛非常自責在自己眼皮底下K1樣品丟失，回想在動(dòng)力所的每個(gè)細節，一個(gè)重要人物也出現在自己的眼前，林云飛提出了一個(gè)讓人不敢想象的大膽設想——可能是動(dòng)力所工程師袁知方監守自盜。經(jīng)過(guò)嚴密的偵察、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家的行為，其背后一個(gè)代號為“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，并在機場(chǎng)截獲了K1樣品。在對樣品進(jìn)行檢驗時(shí)，發(fā)現K1樣品少了一半……
　　“戴安娜”背后一定還有更危險的人物，這個(gè)人是誰(shuí)成了破案的關(guān)鍵。隨著(zhù)偵察的進(jìn)一步深入，一個(gè)神秘女人出現在偵察員的視線(xiàn)內。此人就是與林云飛有過(guò)交往的TTC公司董事長(cháng)金夢(mèng)。據查金夢(mèng)在國外加入了A國間諜組織，利用我國改革開(kāi)放之機，在本市成立了TTC公司，其目的就是竊取我國的高科技情報，這個(gè)TTC公司很可能就是境外間諜組織設立的重要場(chǎng)所。而金夢(mèng)對林云飛有“副省長(cháng)”親戚的特殊背景很感興趣，正力請林云飛到TTC公司工作。針對這一情況，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)對林云飛進(jìn)行了嚴密的考察，甚至采用進(jìn)行刺殺石慧來(lái)考驗林云飛。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，也逐漸取得了金夢(mèng)對自己的信任，只是負責組織安全的王躍龍對林云飛仍不放心。正當林云飛在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……