1936 年，国民党复兴社特务处上海区站长陈默群得到了中共地下党员王志的线索，启用最高级别保密行动实施抓捕，却发现王志在抓捕前的关键时刻脱身。陈默群怀疑抓捕行动泄密，是因为特务处内部藏有地下党潜伏人员，怀疑一切的他遂前往南京，从干部特训班中挑选了心怀报国热诚、具备敏锐洞察力和坚毅品质的学员林楠笙，协助他搜寻藏身在特务处上海区内的那个中共潜伏者。 陈默群将上海区内所有负责人资料一一拿给林楠笙辨别，唯独缺少了档案室主任、陈默群老同学顾慎言的资料。林楠笙发现这一问题，并表示如果顾慎言绝对忠诚，就不怕被怀疑，他的这一判断得到了陈默群的赞赏。

申江大学的女学生朱怡贞带领一群爱国学生，在戏院后台阅读讨论进步读物，搜查队突然到来，朱怡贞安排同学们快速离去，自己则带上所有“违规读物”撤离。撤离过程中，她的背包被一名骑车的小偷抢走，眼看包内读物就要在搜查队面前曝光，恰巧路过的林楠笙及时抓住小偷，将背包还给了朱怡贞。朱怡贞为躲避搜查队，匆匆道谢后离去，林楠笙也对这个女孩留下了印象。

陈默群带领行动队对书店进行布控，与此同时，中共上海地下党组织负责人、代号“渔夫”的纪中原也乔装来到书店，向阿木核实王志在南京被捕一事。纪中原前脚刚刚离开，林楠笙按照陈默群的指示进入书店，近距离观察阿木。顾慎言从书店外特务们的行动推测出他们即将进行抓捕，书店这一联络点暴露，他紧急给阿木打电话，要求对方马上撤离，但阿木为了不引起敌人怀疑，进而牵连纪中原、顾慎言和其他地下党同志，于是选择引爆手榴弹，与敌人同归于尽。

为了与“邮差”重新取得联系，纪中原安排脸生的朱怡贞前往康可尔咖啡馆。 另一边，陈默群将王志带回特务处本部，并故意安排其与顾慎言见面。顾慎言表现的滴水不漏，心中却在思索如何挽回现在的局面。 接头当天，在康可尔咖啡馆外埋伏的林楠笙在拍摄照片时认出了来到咖啡馆的朱怡贞，再次留下了印象。顾慎言来到咖啡馆准备接头，却在周围发现了布控的特务，赶紧离开，并让一个小乞丐给朱怡贞传递了新接头点的信息。

陈默群得到王志已死的消息，大失所望，但仍要用王志的名号执行诱捕计划。他向站内人员隐瞒了王志已死的消息，只说重伤，同时提出要全站彻查，抓出内部的中共潜伏人员。顾慎言大为赞同，甚至主动要求从自己查起。 陈默群以林楠笙看守王志失职为理由，将其调到顾慎言手下“思过”，实为监视，顾慎言对待林楠笙和颜悦色，心中却在盘算，怎样才能躲过林楠笙和其他特务的监视，向纪中原报告王志未死的消息。