1948年4月，共产党西北野战军发起西府战役，围攻西北重镇宝鸡，国民党因此被迫放弃延安。
南京国防部二厅军事技术处处长俞北平正在家中整理仪表，准备去赶去清城的火车见道济银行董事长张瀚民 ，去拿自己女儿徐丹妮放在他处的五线谱谱纸。却不料张瀚民被南京国防部二厅特别调查处处长郑翊查出是共产党潜伏在南京的特务，郑翊当天便带人来到道济银行，见张瀚民不在，便挟持了道济银行的接待员，欲通过她逼问出关于共党的信息。
正在这时，俞北平恰好打电话来道济银行找张瀚民，这让郑翊不由得怀疑俞北平是张瀚民的同党。
接待员在郑翊的监控下，战战兢兢地接完了俞北平的电话。随后，郑翊向她询问俞北平和张瀚民两人交往细节，接待员不欲告知其信息。郑翊见此掏出手刀，残忍地刺穿了接待员的手心。接待员一时间痛不欲生，哀嚎连连。
与此同时，俞北平整理好了仪表要出门，正好遇到了楼下等待着他的岳父，南京国防部二厅副厅长徐文正。俞北平一直在徐文正的授意下，同张瀚民有生意来往，而此时张瀚民被查出是共产党，徐文正便提醒俞北平跟张瀚民及时撇开关系，免得淌入浑水。
而道济银行的接待员在郑翊的严刑逼供下，终于屈服，告诉他们共产党特务相约于今日下午一点在九号公馆见面。
俞北平在得知张瀚民被查出是共产党后，惊骇不已。他匆匆来到与张瀚民事先约好的咖啡馆里和张瀚民见面，并通知张瀚民他的共党身份已经暴露。原来，俞北平也是共党潜伏在国民党的特务，而张瀚民正是他的联络员。张瀚民告知俞北平同上面新派下来的联络员见面的时间地点，并告诉他要进一步追查代号为“比基尼”的《清城轴心中美联合攻防部署》，而与此事相关的部分资料正在九号公馆的保险柜里。在交代了一切事项后，为了掩护俞北平的身份，张瀚民主动伸手按下扳机，开枪自杀。
郑翊自从怀疑俞北平后，就布置了人手监视俞北平。此时，她正在咖啡馆的车外实时监控着这两人的举动。郑翊一向聪明，她见俞北平开枪打死张瀚民后离开咖啡馆，便猜测俞北平是要去九号公馆，便提前驱车到那处等候他。结果不出她所料，俞北平果然去了那里。
俞北平到底潜伏在国民党国防部二十多年，心理素质过硬。在郑翊咄咄逼人的逼问下，他还是保持着镇定，告诉她他来此处是为取回同张瀚民交易的相关文件，来避免被党纪处分。但张翊并不好糊弄，她为了进一步试探俞北平，提出让他帮忙开公馆里间保险柜的锁。
俞北平只能硬着头皮在郑翊逼迫感甚重的视线中开了锁，但保险柜有共党同志们拼死换来的机密文件，不能暴露于国民党前。俞北平在开锁后，寻机炸毁了保险柜。此举虽保住了新派下来的联络员的性命，但俞北平也因此找不到接头员而断了同共党的联系，他的特务工作陷入死局。
与此同时，处于山东清城的特别调查局派人告知徐文正，清城的美军少校约翰于早上被不明人士枪杀，其所携绝密文件或已泄露，而该文件正好是共党所急需的《清城轴心中美联合攻防部署》。徐文正得知此事后，召开新闻发布会，回应各界对美军少校约翰被枪杀一事的疑问，并透露国民党方怀疑此举为共产党所为。
郑翊独自在屋中思考保险柜被炸毁一事，她怀疑俞北平同此事脱不了关系，便让下属把俞北平的东西都送过来，她在检查物品的过程中发现了打火机。
徐文正找自己副官田昱商谈郑翊怀疑俞北平的动机。俞北平是他的女婿，他万分不希望俞北平和共党有牵扯。之后，他让田皓通知郑翊自己会于六点半在会议室听她汇报。
待郑翊到了会议室后，徐文正质问郑翊为何要抓俞北平，并认为她是因弟弟郑明在捷运行动中牺牲的原因，而失去了冷静判断，提出要放假让她休息。郑翊则有条有理地告诉徐文正自己对俞北平的怀疑。徐文正见她言之凿凿，不由被说动，便决定答应美方提出的要求，让俞北平去调查清城事件，以探俞北平的底。
之后，徐文正打电话给自己女儿，即俞北平的夫人徐咏仪，告知她明日清晨他会派田昱接她去清城。与此同时，他也找了俞北平来自己办公室，质问他之前一点都没注意到张的异常，俞北平的镇定辩驳让徐文正的怀疑有所打消。随后，徐文正交给俞北平关于案件的基本资料，以便他调查。
徐正文的副官田昱告诉俞北平清城防务方案的与会人员共有五人，分别是清城特调局副主任蒋维民，情报处主任程忠义，技术部长张炳坤，行政处秘书舒晓梅以及办公室主任秘书范自强，而约翰少校的行程只有他们五人知道，他们有最大嫌疑。之后，徐文正告知俞北平这次清城查案是对他的考验，俞北平对此自然也是严阵以待。
而清城特调局的主任吴昆才正同程忠义商量对俞北平接风宴的菜色，程忠义则告诉吴昆才美方不肯接见他。吴昆才不欲多谈此事，便用程忠义的终身大事作调侃以转移话题。
与此同时，美军驻清城港口指挥部情报处中尉林莎正在调查约翰案的现场遗留物，随后她告知美军驻清城港口指挥部情报处处长安德烈，在汽车起火前，约翰所携带的文件已经泄密。安德烈要求林莎一定要找出潜伏在清城特务局的共党特务。
正当程忠义同舒晓梅吃饭时，林莎正好找到他。林莎告诉他检测结果，并表示美方已经介入调查。在得知美方介入约翰案后，吴昆才忙派人将蒋维民捉拿以示己方的诚意，同时为了不得罪蒋维民，他将抓捕的蒋维民请到自己办公室后安抚他的情绪。
此时，俞北平正准备同夫人徐咏仪前往清城，在整理物件时，得知郑翊拿走了他的打火机。俞北平知道郑翊是他的潜伏生涯里的威胁，便跑去同郑翊再次解释自己同张瀚民的关系，试图撇清自己嫌疑，但郑翊并不吃这套。俞北平无奈之下只能离开。
俞北平同妻子徐咏仪前往清城，一路上徐咏仪很是担心女儿徐丹妮。而此时，徐丹妮正在休息间等待曹旭东，准备话剧的演出。在徐丹妮焦急等待中，曹旭东赶到，两人匆匆上台表演话剧。哪知在表演途中，一队国军突然闯入剧院要捉拿加入共产党的同时也是约翰案线索之一的曹旭东，徐丹妮见状，忙掩护他离开。最后，曹旭东成功逃脱，而徐丹妮由于包庇曹旭东的原因被国军带回了警备部的审讯室审问。
由于徐丹妮是俞北平的女儿，情况特殊， 清城警备司令部政治部主任陈雪明打电话给吴昆才询问要如何处置，并提醒他可以用此事让俞北平欠他人情。这时，俞北平和其夫人到达清城，吴昆才接他们去为他们准备好的住所。在路上，吴昆才告诉他们两人徐丹妮被抓的消息，俞北平听此便让车开往警备司令部。
徐咏仪见到徐丹妮被拷在审讯椅上的场景揪心不已，俞北平劝徐咏仪冷静下来，并亲自去询问徐丹妮。徐丹妮大骂俞北平是个特务，俞北平闻言怒极，打了徐丹妮一耳光。
随后，俞北平找到陈雪明，并对他软硬兼施，要求他放了自己女儿。陈雪明迫于压力，只能放了徐丹妮。
而另一方，郑翊得知俞北平已经到达清城后，要求下属抓紧时间伪造《攻防部署》准备带到清城，来探俞北平的底。 同时，郑翊还打电话给吴昆才，要求他全天监控俞北平，而俞北平见吴昆才打了很久的电话，不由得起了疑心。这时，警备司令部正好派人送徐丹妮到俞北平住所……
郑翊驱车赶往清城调查俞北平，徐文正在窗口目送她离开。随后，他跟田昱商讨约翰案一事，并表明党国目前的首要之事便是让比基尼计划顺利进行。
此时，在俞北平的清城住所里，徐咏仪让徐丹妮向吴昆才等人道谢，但徐丹妮却是一副毫不在乎的模样，惹得徐咏仪很是生气。随后，俞北平送吴昆才等人离去。在回去的路上，吴昆才显得忧心忡忡，郑翊让吴昆才对俞北平实施一级监控一事让他大为苦恼。
与此同时，在俞北平处所，徐咏仪借口去泡茶，留下俞北平同徐丹妮单独相处。俞北平借此机会劝诫徐丹妮做人要懂得灵活变通，并诚恳地向她道歉。徐丹妮经过俞北平的劝说，似乎有所感悟。
吴昆才为完成郑翊交给他的任务，便找来清城调查局行动队队长张凯一同谋划为俞北平及其家人举办接风宴的事，并趁他们离开住所之际，在其住所装上窃听器，以便监控其动静。
俞北平到美方同安德烈会面。为了能更好地查明约翰案，安德烈向俞北平介绍联络员林莎。 林莎交给俞北平他们在现场找到的线索，并表示会协助他找出共党特务。
由于之前俞北平表示拒绝参加接风宴，吴昆才在办公室内正愁怎么说动俞北平参加接风宴， 张凯便议先把俞北平的家人请来，如此，俞北平便不得不来。吴昆才考虑一番后，采纳了这个建议。 这时，俞北平正好到吴昆才办公室，来查看特调局那五个人的档案，张凯见此便先行离开。与此同时，张炳坤正在上厕所的途中突然在洗漱台后发现了监控线路。
程忠义同林莎分析案情的详细情况，表明特调局五人并无嫌疑，但林莎表示约翰少校行踪只有特调局他们无人知晓，并表明自己定会查明真相。
俞北平在吴昆才盛情邀请下，只能赴了接风宴。在接风宴期间，特调局的各位高层都纷纷拍俞北平马屁，而张凯则趁机带人潜入俞北平住所，让人装上监听设备。事情本如同吴昆才等人预想般进行得很顺利，怎料张凯却因马虎将装监听设备的工具落在了俞北平住所，从而让俞北平察觉到了不对劲。
俞北平回家后，蒋维民打电话来，告知俞北平约翰案一事是个针对局内高层的阴谋，并透露他同其他四人的住处都被一级监控。吴昆才通过监听的这通电话，觉得近期这些事都是上层间彼此的内斗所致，感慨之余不由得为往后的日子担忧。