解放前夕。
一列奔驰的火车上，十一二岁的王斌沉默地拿着父母的合影照片看着，在嬉闹的环境中显得很安静。当火车到达车站，没想到的是，小王斌却亲眼看见来接他的父母在火车站被飞驰而来的吉普车接走。匆忙之中，王斌的父亲给他留了一张纸条，请另外的接站人员转交。
原来，根据代号“狼牙”的线报，在国统区某地的别墅里，软禁着一批以卞老和韩江北夫妇为首、正进行一项能极大提高军队军力的核心技术研究的科学家们，他们将要被送到台湾。我营救人员将韩江北夫妇救出。卞老为了掌握一部分已经被国民党带走的资料，将计就计，继续跟随国民党看守人员撤退。
韩江北夫妇被救出后，国民党某谍报组织头目“老爹”气急败坏，布置人马一定要将韩江北夫妇抢回，因此派得力干将周新宇派人到解放区去执行这次任务。而我方负责人冯云山紧急召回王斌父母，让他们专门保护韩江北一家。而且期望，这次要引出潜伏在解放区的敌特，将他们一网打尽。
周新宇狂妄地表示，如果抢不回韩江北夫妇，就给共产党留两具尸体。
在火车上，周新宇、廖文枫和王斌父母展开了一番智谋与武力的较量……周新宇假扮人质，王斌母亲救了他，却被他杀害；王斌父亲为了阻止火车爆炸，也壮烈牺牲。
当王斌父母在和敌特斗争的同时，已经被冯云山接了回来的小王斌，拿着爸爸妈妈给他的纸条在办公室睡着了。纸条上，是爸爸给他的留言：斌儿，爸妈工作忙，陪不了你。别怕黑，我们永远在你身边。
忽然，照片“啪”地掉在了地上，小王斌心灵感应般地喘不过气，神态恐慌。冯云山正在诧异，电话铃声响起，一种不好的预感涌上了冯云山心头——小王斌的父母牺牲了。追悼会上，冯云山把两枚军功章别在了小王斌的胸前，他告诉小王斌：你的父母都是战士，隐蔽战线的无名英雄！但小王斌哭闹起来：我不要英雄，我只要爸爸妈妈……
数年后。燕宁大学戏剧社里，王斌和韩晓琳正在排练着《雷雨》。钢琴声响起，弹钢琴的音乐指导老师竟然是周新宇！原来，当年周新宇因为擅自行动，被判刑六年。刑满后，老爹告诉周新宇，韩江北夫妇当年并没有被炸死，而且韩已经成为大陆“龙兴工程”的总工程师。周新宇发誓报仇，他在潜伏大陆多年的廖文枫的介绍下，老道的老牌谍报人员周新宇摇身一变成为王斌韩晓琳所在大学边上一家乐器店的老板，而且成为了大学戏剧社的音乐指导，成功地接近了王斌和韩晓琳。
戏剧社里，王斌在表演时发现，人的各种情绪变化都会对应固定的表情，从而锻炼了自己敏锐的观察力。王斌除了学习表演，还学习拳击等各种专业技巧，韩晓琳为了追随王斌，总是像小尾巴一样跟着他，王斌学习什么，她就努力学习什么。王斌按照父母隐蔽战线情报工作者的目标来培养自己，但韩晓琳对他的追随和学习，也无意中让自己具备了情报工作者的一些基本素质。周新宇把这一切看在眼里，决定让韩晓琳成为自己复仇的利刃。
毕业临近了，在几名发小玩耍的老地方——碉楼内，韩晓琳、林涛涛和杨可给王斌举办了生日聚会，几个年轻人说起毕业后的理想，韩晓琳以为王斌会和她一样选择去继续进修戏剧，但出乎意料的是，王斌说他自己已经有了选择，只是现在还不能说。韩晓琳以为王斌并不爱她，伤心之余，流着眼泪来到话剧社弹着钢琴。周新宇和蔼的安慰韩晓琳，并表示要找王斌谈谈。当他来到王斌家，震惊地发现了王斌父母的照片。
周新宇发现了王斌父母就是当年让自己行动失败的直接交锋对手。为了挑拨韩晓琳和王斌的关系，周新宇告诉韩晓琳，王斌的父母因为救韩晓琳一家三口而牺牲，王斌不能原谅这种伤害，因此才会拒绝韩晓琳。韩晓琳伤心欲绝，决定孤身去苏联进修学习戏剧。
冯云山和徐公道等人召开会议：我“龙兴工程”进入关键攻坚阶段，根据情报，国际间谍组织，以及老对手K3组织，都将采取行动。面对新的形势和反谍工作的需要，需要立即补充新生力量和相关特殊人才，以配合徐公道等小组的行动。于是，各种人才资料送到了徐公道面前，他决定进行一场测试，来选拔人才。
备选人员在大礼堂集合，低声议论着。王斌沉默不语，肖天明玩着手表，楚静清高地站在众人之外。突然一声枪响。礼堂里一下子安静了，瞬间所有人冲出门外。一具血淋淋的尸体趴在地上，凶手已不见踪影。队员们先后赶到，全都傻眼了。楚静宣布，大家退后，保护现场！徐公道带人匆匆赶到，队员们赶紧站成一排。徐公道一个一个地质问，是谁杀了被害者。有的队员说不知道，有的队员说不是我。楚静分析说，从听到枪声到跑过来，所用的时间不到二十秒，凶手根本不可能逃走。所以，不能排除自杀的可能。肖天明突然笑出了声，说假设尸体正面受枪，那么根据力学的惯性原理，正面受枪的人通常会躺在地上，可为什么这具尸体是趴着的呢?王斌一语道破，这是徐公道的测试。战士死了，徐公道却任由队员对着他的尸体评头论足，这种荒唐之所以能够被容忍就在于，这只是一个测试。徐公道欣慰地笑了，看中了队员里的几个苗子，王斌、楚静和肖天明，并逐一地找他们谈话。当得知王斌就是冯云山的养子时，他觉得，有必要先征询冯云山的意见。
徐公道找到冯云山，告诉他王斌也递交了申请，冯云山对王斌咬加入这个行业心情复杂。
王斌对冯云山表示，他从冯云山身上能感觉到一种人格力量的吸引和感召，他愿意去投身这样一个甘愿埋葬自己青春、智慧和理想的秘密事业，他要和父母的生命融为一体，寻找他们的灵魂，而且他为此准备了多年。冯云山在黑暗中默默思考了良久，终于答应了。
冯云山到香港去接头我党的潜伏人员秃顶，周新宇发现了秃顶的破绽。冯云山根据秃顶的情报，得知K3在国内还有一个秘密据点——翠竹山庄。
周新宇告诉廖文峰，大陆需要人手，该调凌兰来了。廖文峰指责周新宇，不该不择手段地利用凌兰对他的感情，让她去干见不得人的勾当。周新宇反驳说，干他们这一行的，每个人都得有赖以生存的工具，她用大脑，廖文峰用枪，而凌兰用的就是身体。这些都是工具，就象空气和水，想活下去就缺不了这些，没有谁比谁高尚，也没有谁比谁低贱。
肖天明在溜冰场讨好女孩，被当做流氓犯送进了派出所。恰好，雷鹏在路上见义勇为抓小偷，却和一个同样正义感的姑娘田晓梅不打不相识，两人也扭打进了派出所。肖天明和雷鹏在派出所里冲撞起来，肖天明一下撞翻了插满小红旗的大板子。公安惊呼，这是他半个月才弄好的标识，肖天明却捡起地上的小旗子，一面一面地往板子上插。楚静和现场的人都围上前，诧异地看着。过了一会，上面的小旗子已经插好了一大半。肖天明插得越来越快，没多久，大板子的小旗子已经恢复原状！雷鹏对肖天明的超常记忆力佩服不已。肖天明不屑于雷鹏这个傻大兵，但是他没想到，接下来雷鹏就去找了冯云山报道，并误打正撞地被冯云山看中，成为了他的战友。
凌兰来到了燕宁，见到周新宇，分外依恋，表示要永远留在周新宇身边，帮助他。周新宇却说不行，凌兰不仅要走，而且要走很远，她要去苏联代替韩晓琳留学，这就是任务。
在韩晓琳离开燕宁的前一晚，王斌来到她的窗下，情难自禁地拿出韩晓琳送他的口琴轻轻地吹起了苏联歌曲《小路》……在火车站，韩晓琳左顾右盼，依然没有等到王斌的身影。她留了一封信让林涛涛转交给王斌。
此时的王斌，已经在集合去训练基地的大巴车上了。同车的楚静注意到沉默的王斌，并对这个男孩产生了极大的好奇心和更多的关注。
在火车上，韩晓琳被周新宇直接劫走了……凌兰拿走了韩晓琳的身份证明，替换了韩晓琳去外地戏剧学院报到。