1950年代末，夏晴受组织委派到香港工作。丈夫宋小涛在和台湾特务打交道的过程中，被特务盯上。为了安全起见，组织上决定让夏晴随宋小涛一起回到内地。然而在经过海关的时候，丧心病狂的台湾特务制造混乱，枪杀了宋小涛。夏晴看着丈夫在自己怀里死去，无能为力。

    回到广州，夏晴主动要求去公安局工作。她被派到了公安局刑侦处，见到了宋小涛当兵时的战友，也在刑侦处工作的汪卫明。汪卫明得知宋小涛牺牲，发誓要好好照顾夏晴和她的女儿佳佳。宋小涛的父亲，是市公安局二处处长，负责反特工作。因为在一次案件中坚持原则，被调离岗位，转到国防工厂326厂任保卫处长。

    1960年代初，夏晴调到公安局二处工作。在女儿上学的幼儿园，她见到了刚刚调来的班主任何梅。何梅的音容笑貌，让夏晴觉得她有可能是自己失散多年的妹妹夏雨。但宋涛否定了夏晴的猜想，认为夏雨早已被国民党特务所杀，何梅不可能是夏晴的妹妹。多年共事，汪卫明对夏晴产生了感情，由于自己是宋小涛的好朋友，他不能对夏晴表露出自己的感情。夏晴对汪卫明也有好感，但也因为种种原因，不能有所表示。

    326厂负责研制的DH导弹机密被台湾特务获得，公安局领导要求立即破案。夏晴在二处处长周大年的率领下，参与了对敌特的斗争。经过缜密侦查和分析，夏晴和自己小组的同志锁定了潜伏特务谢其庸和他的秘密据点，在台湾特务前来接应的时候抓获了特务，并用计逼迫谢其庸自首。谢其庸投降后，交代了有关自己特务活动的细节，但他拍摄的DH导弹的机密文件胶卷，却被另一潜伏特务江晓榕带走。

    汪卫明在幼儿园结识了漂亮的何梅，并一发不可收拾地和她谈上了恋爱。夏晴仍隐约觉得何梅可能是自己失散多年的妹妹，同时，她也对汪卫明与何梅之间的感情发展感到不快，但她并不能阻止汪卫明和何梅。香港方面传来消息，认定我公安机关内部有一个台湾潜伏特务。根据种种迹象分析，夏晴和二处处长周大年认为汪卫明极有可能是那个潜伏的特务。然而从感情上，夏晴却无法相信汪卫明是敌人。夏晴在感情和理智的激烈矛盾中努力寻找平衡，内心极为痛苦。后来，夏晴发现何梅同时也与一个海军军官交往，并把此事告知了汪卫明。汪卫明果断地与何梅断绝了关系。

    台湾方面为了获得胶卷，委派经验丰富的特务王柏石前往广州接应，准备取走胶卷。通过仔细调查和分析，夏晴制定了一套超乎寻常的抓捕方案，最终在王柏石前往妻子墓地的时候抓获了王柏石，拿到了王柏石藏匿的胶卷，同时也逮捕了准备逃往香港的江晓榕。夏晴和其他同志顺藤摸瓜，在汪卫明的帮助下抓获了潜伏在派出所的特务——民警小侯。排除了对汪卫明的怀疑，夏晴终于对自己多年的战友坦白了内心感情，二人正式确立了恋爱关系。

    一太平洋岛国特使前往广州，与我国政府秘密谈判建交、并与台湾当局断交事宜。台湾方面狗急跳墙，决定破坏此次谈判。台湾高级情报人员冯友恒亲自前往广州，“唤醒”由他训练并安插的潜伏特务何梅，让其协助。汪卫明受组织委派，冒充潜伏在派出所的敌特小侯，与特务周旋。在此过程中，夏晴通过询问多年前被宋涛抓获的特务梁华全，得知何梅的真实身份，对汪卫明和何梅的见面充满担忧。

    汪卫明终于和何梅见面，何梅并没有怀疑汪卫明，却对汪卫明表示，自己对他一往情深。在汪卫明的协助下，夏晴等人在关键时刻挫败了敌特试图窃听秘密会谈的阴谋，并进一步掌握了冯友恒等特务的行动计划。

    何梅实际上就是夏晴失散多年的妹妹夏雨。被国民党情报机关绑架后，她被带到了台湾，并被冯友恒训练成了一名潜伏特务。冯友恒谎称，她的养父梁华全被共产党公安机关枪毙，思想感情已经完全被毒化的何梅怀着为养父报仇的目的潜往广州。当何梅得知当年抓捕梁华全的人就是宋涛时，她决定对宋涛的孙女佳佳下手。在此关键时刻，宋涛赶到幼儿园，阻止了何梅。汪卫明也随即赶来，却被疯狂的何梅用毒针杀死。绝望的何梅打算自杀，被宋涛及时制止。