蘇小雅在偷偷拍攝蘇云軒的圖紙時被父親發(fā)現(xiàn)，為了完成計劃，她不惜對準父親開槍。原來她就是美國中央情報局派遣的代號為“大少爺”的“黑蟒行動”主要執(zhí)行人。她的唯一上級是代號為“毒蝎”的負責人，但“毒蝎”只和佐藤單線聯(lián)系，連蘇小雅幾次要求見面都沒同意。蘇小雅根據(jù)“毒蝎”命令，組織美國中央情報局和國民黨軍統(tǒng)特務組織準備啟動“黑蟒行動”。
隨著時間的推移，破案工作越來越艱巨。每當我方準備采取行動時敵方總是搶先一步，有時甚至將準備向我方提供情報的人員秘密殺害。在一次執(zhí)行任務時公安人員杜慶元又遭鄭賢治暗殺，章少川早就懷疑我方有內奸，根據(jù)內部掌握的資料已經開始懷疑鄭賢治，但沒找到確切證據(jù)，關鍵時刻章少川接到我方潛入敵人內部情報人員送來消息證實了鄭賢治的特務身份，但在抓捕鄭賢治時他持槍反抗，被當場擊斃。
鄭賢治的死在特務內部引起恐慌，他們行動變得更加隱蔽。
一次焦志新和楊柳執(zhí)行任務去特務聚會地點取情報時，焦志新突然在特務人群中發(fā)現(xiàn)了馮秉堃，焦志新不顧出發(fā)前上級規(guī)定不準打草驚蛇的指示，決心當場抓獲馮秉堃。兩人經過反復較量，焦志新終于在楊柳幫助下抓住了馮秉堃，焦志新將馮秉堃押送回公安局審訊。未料，章少川得知消息后大怒，命令焦志新立即停止審訊一切等他親自處理。章少川趕來后才向焦志新宣布：馮秉堃是我方打入敵人內部的一下特工。焦志新簡直無法相信當年親手逮捕自己并執(zhí)行槍決的會是自己同志，章少川告訴他當年憲兵隊已經下達了焦志新如果拒捕就當場擊斃的命令，馮秉堃(周伯勛)才搶先抓到他。馮秉堃是個“百步穿楊”的神槍手，在執(zhí)行槍決時故意沒有擊中要害才使焦志新有機會死里逃生。
焦志新仍然無法相信當初向自己開槍的“敵人”會是自己的同志。尤其對馮秉堃為了取信敵人竟狠心用毒藥藥死林倩如總是耿耿于懷。但馮秉堃告訴他林倩如并沒有死，在他下藥前，組織上已經組織好醫(yī)療隊伍，在監(jiān)視他的特務離開后立即進行搶救，林倩如現(xiàn)在已經安全隱蔽起來，焦志新這才相信所發(fā)生的一切。
在章少川和親自策劃下，故意將馮秉堃將轉移到郊區(qū)監(jiān)獄的消息透露給特務組織，侯天柱果然組織了劫車，使馮秉堃又重新打回到特務內部。但蘇小雅對馮秉堃的突然回來表示極大的懷疑。她始終懷疑馮秉堃是共產黨間諜。
敵方故意派馮秉堃去取情報，并將此信息通過無線電發(fā)出，通知第二行動組在馮秉堃取到情報后在中山公園后山將其“除掉”。我方在截到敵方電報后緊張安排營救，但焦志新經過認真判斷認為這是敵人故意安排對馮秉堃的考驗，如果我方營救證明馮秉堃的確是“內奸”，而我方已經掌握敵人的密碼。此舉營救恰好上了敵人的當。但其他所有的人都擔心萬一焦志新判斷錯誤，很可能馮秉堃就會因此犧牲。有人甚至懷疑因為馮秉堃是焦志新的情敵所以才故意見死不救，焦志新壓力極大，但在最后一分鐘他果斷下令讓營救小組就地待命。馮秉堃在公園指定地點取到情報后，兩個形跡可疑的人朝馮秉堃走去，他們口袋中鼓出的顯然是槍管。埋伏在四周裝作游客的公安人員差一點沉不住氣要沖上前，焦志新躲在工具間透過門上的小孔屏住氣緊張地注視著他們，但他咬著牙沒有發(fā)出行動信號。所有人都沒敢輕舉妄動。果然此時敵方的負責人正在附近小樓頂上用高倍望遠鏡監(jiān)視馮秉堃及四周人員的一舉一動。兩個大漢與馮秉堃擦肩而過，馮秉堃沉著地繼續(xù)朝前走去，其中一個男人在離開馮秉堃后從大衣口袋里取出“槍”，原來是只酒瓶。埋伏在周圍的人終于松了一口氣，馮秉堃也通過了“考驗”。
蘇云軒經過搶救脫離危險，但女兒墮落為間諜使他感到極大傷心和自責。蘇小楓也從父親嘴里得知蘇小雅是殺害史仲良的兇手、也是綁架自己男朋友的罪人，她簡直感到不可思議，她為自己姐姐墜落成為一名敵人而痛苦萬分。
根據(jù)“毒蝎”指示，蘇小雅決定將爆炸所用的一部分炸藥藏在教堂里，遭到神父馬約翰的堅決反對，但蘇小雅和特務將馬約翰和助手小啞巴綁架后關在地下室內，炸藥也被堆進了地下室。
林倩如根據(jù)組織安排回到四川隱蔽，但當她發(fā)現(xiàn)自己已經懷孕后，毅然決定返回北京尋找馮秉堃，但她為了見到馮秉堃被特務發(fā)現(xiàn)被綁架。蘇小雅為了再次考驗馮秉堃竟然要求他當場開槍打死林倩如，當馮秉堃在特務的包圍中被迫按動槍機時才發(fā)現(xiàn)槍膛里沒有子彈。林倩如被關押在地下室里。
馮秉堃得知敵人把炸藥藏在教堂的消息后，立即趕去教堂營救出馬約翰和小啞巴，但此時國民黨特務也趕來，馬約翰打開地下室暗道的門，幫助馮秉堃撤走，小啞巴為了掩護神父和馮秉堃故意引走特務，結果摔死在山崖下。
馮秉堃趕到公安局報告了炸藥埋藏地點后，立即趕去營救林倩如，但林倩如被特務開槍擊中受了重傷，搶救無效死去。
當焦志新率領公安人員趕到教堂遇到正準備轉移炸藥的蘇小雅，焦志新親自將蘇小雅押上了警車，但在途中蘇小雅卻突然裝作發(fā)病逃跑。
蘇云軒突然收到匿名警告信，威脅他不要參與目前事件，他對照信封上的字跡，發(fā)現(xiàn)信紙上散發(fā)出特殊的清香，突然意識到秀子可能并沒有死。
蘇云軒去澡堂附近找到佐藤詢問佐藤自己的女兒是不是被他藏了起來？佐藤說從來沒見過他女兒。蘇云軒突然提出要求見秀子，佐藤笑了說秀子不是早已經死了嗎？蘇云軒卻冷冷地警告佐藤，他已經知道秀子沒有死，但他讓佐藤轉告秀子離開自己的女兒遠些，他決不能允許小雅墜落為美國中央情報局的間諜，佐藤裝瘋賣傻似乎一無所知。
當晚，蘇小雅接到通知，“毒蝎”準備接見她，第二天她化了妝趕到白云寺中見到化妝成道姑的“毒蝎”才發(fā)現(xiàn)，原來是母親秀子，秀子在49年的海難中根本沒有上船，她制造了自己已經死亡的假像后，作為美國中央情報局的特派員潛伏下來指揮“黑蟒行動”。秀子把一顆美國制造的定時炸彈交給蘇小雅，并親自給蘇小雅布置了任務，準備在十一天安門游行時，在游行隊伍中制造大爆炸。并告訴她萬一失手，她會親自完成這一計劃。
蘇小雅夜里潛回家中竊走父親上天安門觀禮的觀禮證，但被睡在客廳中的馬約翰發(fā)現(xiàn)，馬約翰和蘇小楓追蹤蘇小雅到了中山公園。焦志新和馮秉堃在接到蘇小楓報告后趕到中山公園。馬約翰首先發(fā)現(xiàn)了蘇小雅的行蹤，他攔住蘇小雅勸她懸崖勒馬，但蘇小雅卻把尖刀刺進了馬約翰的胸口。當蘇小雅把槍口對準企圖制止自己的蘇小楓的時候，焦志新及時趕到第二次親手將蘇小雅抓獲。
蘇小雅被捕后拒不交代炸藥藏在哪里，但馮秉堃和焦志新從彩車中找到那顆定時炸彈，但他們發(fā)現(xiàn)這一枚定時炸彈是十分先進的進口炸彈，短時間內根本無法拆除，炸彈將在國慶十點鐘爆炸，此時天即將亮，離爆炸只有三個小時。焦志新當機立斷決定將炸藥裝上車，自己開車將炸藥運送到離開北京到最遠處荒郊爆炸，但此種炸彈引線十分精細，車輛在顛簸途中一旦脫落隨時可能將炸彈引爆。為了保證北京人民歡慶國慶節(jié)焦志新不顧楊柳筆其他人的攔阻發(fā)動裝著炸藥的吉普朝郊野開去。
馬約翰從昏迷中醒來找到馮秉堃說蘇小雅親口對她說，即使她失敗還有第二方案，馮秉堃突然想起蘇云軒曾報告過秀子還活著懷疑。馮秉堃和蘇小楓趕回她家，找蘇云軒拿到秀子像片，趕往白云寺。
蘇云軒在蘇小楓的陪同下最后見了一面，但蘇小雅死不悔改的囂張氣焰使蘇云軒忍無可忍狠狠打了女兒一記耳光后離去，但就在這時他突然醒悟到，曾經在澡堂里見到過的老女人就是秀子化妝裝扮的。他立即向剛剛扔完炸藥趕回公安局的焦志新報告。
同時，馮秉堃也在白云寺里發(fā)現(xiàn)了秀子扔下化妝成澡堂老婦的服裝后趕往位于天安門西側南池子的“為民澡堂”。
當馮秉堃和焦志新幾乎同時趕到“為民澡堂”，經過一場激戰(zhàn)將特務擊斃后沖進浴池才發(fā)現(xiàn)水池的水放干，池內里已經堆放了一大堆炸藥。整個澡堂已經成了一個炸藥庫……。
