向亦鵬從山田處獲悉，“軍刀計劃”中最重要的一項就是生化武器的研究——目前研究的是一種叫“鼻疽”的病毒，此種病毒已經滅絕，但是日本人組織一些科學家令它復活，這種病毒可以導致人的四肢永久性潰爛，這也就是日本人要插進中國心臟的“軍刀”。參與“軍刀計劃”的中方雇員劉天辰攜帶“軍刀計劃”的核心文本潛逃，并欲將文本交給國民黨，中共上海地下黨組織明天午夜派人營救向亦鵬，欲搶先獲取“軍刀計劃”。

在閻天暗中的幫助下，余銘真等人救出向亦鵬，與此同時，被日軍軍部關押的芥川偽裝自殺，趁著夜色也攜林璇逃出，日軍駐滬軍部上級竹中震怒，命令山田三日內找到芥川的下落。

芥川的潛逃又危及到山田的身份，組織上決定讓向亦鵬立即恢復工作，開始著手尋找芥川，以除后患。游閑海擺脫方孝的控制，找到余銘真，提出要參加地下黨的鋤奸行動。

林璇佯裝思念向亦鵬而神志不清，令芥川放松了對她的警惕。芥川到d場找到方孝，兩人企圖在一個居酒屋會合，被跟蹤他的游閑海發現行跡，報告給向亦鵬和余銘真。向亦鵬發現了芥川和林璇的藏匿地點，就在芥川用槍威脅向亦鵬的時候，林璇挺身而出，趁向亦鵬遲疑，芥川伺機帶著林璇離開。

為了獲得更多線索，閻天劫持了山田，山田表示劉天辰已經在獄中自殺身亡。游閑海利用黑道上的消息，找到芥川與林璇新的藏匿地點，當向亦鵬帶人趕到時，狡猾的芥川已經帶著林璇逃離。

山田從閻天處逃脫，根據閻天提供的給他的暗號RX1638在日軍軍部找到了劉天辰的檔案，發現劉天辰在上海瑞金醫院就醫的記錄，山田立刻趕到該醫院，在劉天辰住過的病房里找到了“軍刀計劃”的核心記錄。向亦鵬暗中監視日本軍部，發現閻天深夜潛入，兩人來到江邊，決定聯手共同調查軍刀計劃。

芥川秘密地調查山田，在高原大佐家發現山田與中共合作的證據，并利用方孝抓獲了正要回家給地下黨發報的山田。芥川以山田的名義與我黨上海地下組織接觸，冀望獲取更多的證據，卻被向亦鵬等人識破，向亦鵬推斷山田已經落入芥川的掌控。

芥川致電竹中，告訴他山田在自己手里，等找到“軍刀計劃”的核心內容，就能讓他知道自己才是軍部不可或缺的人。竹中下令地毯式搜捕芥川和山田。

（大結局）芥川將山田和林璇隔離在密室偷聽他們的談話，卻一無所獲。芥川同意在陽春酒樓與向亦鵬見面。其后，游閑海在戲樓殺死了作惡多端的方孝。

深夜，山田服毒自盡，他臨死前將一首古詩告訴了林璇：“人生五十載，天下里面，有如夢幻一般，得到一次生命，還有不死的人嗎？”還是這個深夜，林璇悄悄地卸下了芥川槍中的子彈，隨后在另一間房里，又按動著發報機，把這首古詩發給了向亦鵬。向亦鵬等人很快從這首詩上找到了端倪，向亦鵬快步來到山田曾包租了一年的大洋酒店房間，他坐在山田曾坐過的搖椅上，透過窗戶，上海明昭寺的塔尖映入眼簾，聰明的山田文夫用這種“密語”告訴了向亦鵬“軍刀計劃”文本的藏匿地。中共上海地下黨順利地得到了日本“軍刀計劃”的全部文本。

最終，任務圓滿完成，林璇又接受了新的任務。她和向亦鵬之間何時才能重聚首？他們能否圓愛情之夢，今天？明天？也許永遠不可能，因為他們的祖國正承受著災難，下一場戰斗在等待著他們。