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1948年十月，淮海战役战事一触即发，国民党方面负隅顽抗，制定了“玉碎”计划。我方泳城地下特工池亮从潜伏内线“荧惑星”手中拿到情报后，被叛徒出卖被捕，幸亏我方尖刀队出手相救，及时拿到了“玉碎”情报。泳城剿总负责人冷寒冰得知丢失了重要情报，为了挽回败局，又想了出亡羊补牢的计划。为了将玉碎情报解密，尖刀队在队长耿得胜的带领下，去往黑镇，请回了犹太裔密码专家亚瑟。在回江北总部的火车上，亚瑟惊慌地向尖刀队众人展示着身上被绑着的炸药。
尖刀队员出手，顺利拆掉了亚瑟身上绑着的炸药。耿得胜带着队员胜利回到江北总部，他即将迎娶陈芳华——牺牲战友的未亡人，履行对战友照顾其妻儿的承诺。就在婚礼当夜，总部特别调查组副组长姜菊花带人出现了，她命令耿得胜交出武器，接受调查。原来亚瑟破译出的玉碎情报是一份二十人潜伏名单，耿得胜就在其中。众人哗然，不相信耿得胜会是内奸。为了证明自己的清白，耿得胜和脾气火爆的姜菊花发生了激烈冲突。
即将被带回华北总部接受调查的耿得胜，在亡妻林凤兰坟前告别，却被姜菊花误会要潜逃。无奈之下，耿得胜挟持姜菊花回到泳城，他要设法证明自己是被冤枉的。为了与我方潜伏内线“荧惑星”取得联系，耿得胜冒着风险重回池亮的住所，并发现了新的线索。但跟随而来的姜菊花始终不相信耿得胜的清白，急切地想将他带回江北总部，二人发生激烈冲突。姜菊花于是动用了紧急联络方式，联络我方驻泳城联络处的负责人“蚂蚁”，发誓要将耿得胜绑回江北。
留在江北总部的陈芳华一直担心着耿得胜的安危。身为医生的她在照顾亚瑟的过程中，敏锐地觉察到对方身上的一些破绽，她向尖刀队副队长许铭提出了自己的疑问。总部决定，派尖刀队回黑镇重新对亚瑟的身份进行核实。就在尖刀队即将出发的时候，陈芳华被残忍地杀害了，她的女儿安安也被一个叫柳嫂的神秘女人带走。许铭等人制定了“引蛇出洞”计划，果然，在“国军”的营救行动中，亚瑟露出了他的真面目，他的真正身份是为剿总服务的美国特工。
假亚瑟向尖刀队交代了冷寒冰制定的“亡羊补牢”计划，潜伏在江北的“柳嫂”是剿总代号为美杜莎的特务。耿得胜洗脱了内奸嫌疑。他与赶到泳城的尖刀队会合，继续执行寻找真正的密码专家亚瑟的任务。在“荧惑星”的帮助下，他们终于知道亚瑟早已被冷寒冰控制在传染病医院。为了查出潜伏在剿总内部的奸细，冷寒冰将范围缩小到三个人身上，要求部下对他们进行24小时不间断监视行动。
尖刀队浑水摸鱼，从传染病医院救出了真正的密码专家亚瑟。为了寻找落在美杜莎手中的陈芳华的遗孤安安，姜菊花决定留在泳城协助尖刀队寻找安安的下落。按照美杜莎的要求，姜菊花前往报馆，以“耿求败”的名义在报纸上刊登寻租启事，想将计就计，设法诱使美杜莎露面，借此查清她的真面目。但是，关键时刻却被美杜莎逃脱了。尖刀队要护送亚瑟回江北，此刻美杜莎通知耿得胜，想救安安的命，就用亚瑟来换。耿得胜决定单刀赴会，姜菊花危急时刻与他并肩战斗，终于救出安安。但他们并不知道，美杜莎在安安身上早已放置了定时炸弹，并故意放他们逃离，想借此一网打尽。
尖刀队回到江北，一路上充满喜悦。姜菊花机警察觉到安安玩具中携带的炸药，众人及时引爆脱险。冷寒冰自以为尖刀队全军覆没，将全部精力用来甄别荧惑星。他利用叛徒于金水作为诱饵，在三个被怀疑对象面前演了一出“催眠审问”的把戏。亚瑟破译出了敌人的玉碎计划，原来敌人准备在溃败之际动用昔日日军留下的毒气弹。尖刀队接受了销毁毒气弹的任务。姜菊花成为尖刀队新任的教导员，耿得胜向她讲述了他与亡妻林凤兰在五年前执行的“咆哮行动”始末……
沉浸在哀伤回忆中的耿得胜并不知道，美杜莎便是当年死里逃生的林凤兰。当年咆哮行动失败，她被冷寒冰欺骗，误以为自己被共产党利用，致使其家人全部惨死。她接受特训成为特务，易名美杜莎。耿得胜与荧惑星接头，被美杜莎认出。冷寒冰借此得知分析专员狄新城便是荧惑星。他精心地诱使荧惑星向尖刀队发出了有关毒气弹转移的错误情报，打算将尖刀队一网打尽。意识到自己已然暴露的荧惑星，设法阻止尖刀队进入陷阱，然后向冷寒冰坦然自首。
冷寒冰无法确定尖刀队是否会中计，美杜莎凭借对耿得胜的了解，认定耿得胜会营救荧惑星。她就在剿总大楼坐等其上钩。果然，耿得胜等人装扮成医生混入剿总，当他们从荧惑星口中得知转移情报是敌人的圈套的时候，美杜莎已带着众多持枪士兵将他们包围。此刻耿得胜认出了一直以来的对手美杜莎便是林凤兰!自以为得计的美杜莎并不知道，耿得胜明修栈道、暗度陈仓，已用特殊手段将毒气弹真正藏匿之处告知了尖刀队。毒气弹被尖刀队从军用仓库中抢出。耿得胜等也从剿总逃脱。陷入疯狂的美杜莎枪杀了许铭，悲愤的耿得胜与昔日的爱人持枪相对……
双手沾满鲜血的美杜莎被耿得胜亲手击毙，尖刀队胜利完成了销毁毒气弹的任务。玉碎计划破灭了。冷寒冰悻悻地准备向上峰请罪。尖刀队接受了新的任务，前往鹿州营救即将被国军送往台湾的爱国科学家胡子凭。鹿州驻防长官张大凇师长正在暗中计划浑水摸鱼，与老婆儿子搭胡子凭的飞机一同飞往台湾。耿得胜等在接胡子凭时，进入了张大凇精心设下的埋伏，多亏机警的耿得胜及时发现破绽，一番厮杀后率尖刀队逃脱，枪战中被捕的姜菊花在美联社记者邓元冰的帮助下被释放。
