1948年的北平，守城的國民黨108師副師長接到密令，要在北平主要的名勝古跡附近全部開掘地道暗室，并提前埋裝炸藥，北平一旦失守，同時引爆……此次行動的代號為Ｘ計劃。仁德醫院的護士林倩茹在上夜班路上遇到流氓，關鍵時刻被青年周伯勛搭救，二人互生好感。林倩茹的表弟焦志新是清華建筑系的大學生，在老師李正亭的帶領下被國民黨關在建筑設計所內日夜趕制有關北平的文物建筑圖紙。李正亭突然從地下黨負責人章少川處得知了敵人準備爆破北平歷史名勝古跡的陰謀，他決心將所有繪制的圖紙藏起來。李正亭教授為了保護圖紙不幸犧牲，臨終前將圖紙托付給焦志新。建筑學家蘇云軒是李正亭的好友，他的日本妻子秀子帶著大女兒蘇雅剛剛從日本回到北京。蘇云軒的小女兒蘇小楓是個鋼琴演奏家。?焦志新在危急中將圖紙埋在郊區河邊，然后找到蘇云軒并告知了一切，蘇云軒答應盡力幫助他。焦志新在離開蘇家后便遭追捕，沒想到帶人逮捕他的竟是周伯勛--國民黨108師的副官……

日本關東軍的佐藤是國民黨108師的俘虜，Ｘ計劃中已經開掘出的部分地道就是由他負責實施的。他要求回國并把他的名字從戰俘的名單中消除，108師稽查處處長侯天柱很快答應了，條件是他能將焦志新藏匿的圖紙找回來。周伯勛在侯天柱的監督下對焦志新執行槍決，他一槍命中焦志新，侯天柱露出滿意的笑容。夜里下起了瓢潑大雨，奄奄一息的焦志新被雨水澆醒，他艱難地爬出了刑場……佐藤果然履約將圖紙送回，侯天柱大喜。蘇家姐妹隱約感覺到了父母之間的不和，秀子在女兒面前掩飾著心中的痛苦，她惟一可以訴說的對象就是蘇云軒的好朋友、教堂神父馬約翰。?焦志新終于死里逃生，他醒后的第一件事就是去尋找他埋放的圖紙，但圖紙已經不在了，他冒著危險找到蘇云軒詢問，蘇云軒卻告訴他從來沒去取過圖紙。焦志新一直暗戀著表姐林倩茹，想到追殺并對自己執行槍決的仇人周伯勛這時可能正和倩茹打得火熱，他決定報仇。在一個酒會上，他對周伯勛行刺，周伯勛在倒下的一剎那扣動了扳機……

焦志新被警察追捕，陪同母親來參加酒會的蘇小雅救了他。第二天全城戒嚴進行大搜捕，章少川緊急安排將焦志新送往解放區。蘇云軒好朋友的兒子史仲良一直在公司里給蘇云軒當助手，他喜歡蘇小雅并主動追求。蘇云軒夫妻的關系越來越緊張，兩人之間終于爆發了激烈的爭吵，秀子一氣之下決定回日本，蘇云軒并未阻攔。很快，傳來了秀子所乘坐的客輪出事的消息，小雅在遇難者名單中見到了母親的名字，悲痛欲絕。在林倩茹的精心護理下，周伯勛終于蘇醒。?侯天柱到醫院看望周伯勛，告訴周伯勛將在報上刊登他不治身亡的消息，目的是讓周改名換姓后潛伏下來。周伯勛于是更名為馮秉堃。佐藤以美國中央情報局遠東分部少校諜報組長的面目返回北平，開了一家私人診所，公開身份是牙醫。全國解放，已變身為醫藥貿易公司經理的周伯勛與林倩茹在教堂舉辦了簡單的婚禮。?身著軍服的焦志新回到北京，他報到的單位是北京市公安局偵查處，而章少川已成為北京市公安局的副局長……