有謠言稱因日軍戰局不利，且出了太多幺蛾子，梅機關要被日本總部裁撤，星野特此在眾人面前宣布提升星野美和為副機關長，安撫一下組織內部。
顧明杰再次大難不死后，在酒店訂了房，秘密約了葉琳琳上去。葉琳琳看在兩人同事的份上，便前往赴約，不料，顧明杰多喝兩杯，酒后壯膽，竟然想對葉琳琳作出越軌的行為，這讓葉琳琳感到非常憤怒，并且罵了他兩句。顧明杰覺得自己如此愛著葉琳琳，而對方卻不為所動，于是問葉琳琳，怎么才能讓她愛上自己。葉琳琳一時氣上心頭，向顧明杰說除非秦川死了，要么她只愛秦川一個人。
由于顧明杰對葉琳琳的愛戀已到喪心病狂的地步，這話讓顧明杰產生了除掉秦川的念頭。于是利用早前關禁起來的江口，故意放走她，并給她配了輛車開回梅機關，轉身又去通知秦川，說江口逃脫了，如果她回到梅機關的話會威脅到秦川，讓秦川截住江口。原來，顧明杰在江口開回梅機關的車上裝了炸彈，江口一踩剎車，就會啟動爆炸裝置，顧明杰這一目的就是為了一石二鳥，既能給梅機關一個下馬威，又能把秦川給炸了。
秦川打算開車追上江口，葉琳琳知道江口被放走，直覺擔心秦川生命會受到威脅，于是打算追上秦川。秦川半路追上了江口，可是兩車相撞，并且爆炸了。這一幕被葉琳琳看見了，葉琳琳想著秦川大概在車禍和爆炸中已經喪生了，便雙腳一軟，泣不成聲。這時秦川突然出現在葉琳琳面前。原來撞車時，秦川被撞飛出車外，所以在這次事故中可以幸免于難。葉琳琳激動地緊緊擁著秦川，秦川也以安慰的態度回抱葉琳琳。
一天早上，秦川見星野匆忙出外，覺得有蹺蹊，便跟蹤星野，到一處日本人用膳的場所。原來是日本特使來到上海，給星野傳遞由日本天皇親自下達的任務。秦川偷聽到，這個任務對于日軍的重要性和對于中國的威脅性，并且偷聽見該文件的加密方式就是星野在日本時最熟悉的一種。根據這些線索，趁星野把文件放進保險柜后離開辦公室時，秦川偷偷潛入星野辦公室，偷偷拍下文件的內容。
秦川在辦公室作業時弄出了些許動靜，盡管順利逃脫，但是惹來了梅機關的注意，星野下令封鎖梅機關看看有沒有可疑的人物進出。
葉琳琳在梅機關走出去時，發現秦川腳步匆匆離開梅機關。于是跟蹤秦川，看見秦川進入了一個地方。
葉琳琳去秦川辦公室，發現人不在，于是擔心秦川又不知道一個人去做什么危險的事，便離開梅機關打算去找秦川，果然，看見秦川也剛離開梅機關。于是跟蹤秦川，跟蹤到一個中藥鋪，偷偷聽見秦川被帶到內堂去找大夫。葉琳琳趁秦川入了內堂時，假裝抓藥的，順便向藥鋪店面的小二打聽想看大夫的事，但是小二都以大夫不在等理由，拒絕了葉琳琳。但是葉琳琳已經懷疑到，這個藥鋪就是共黨的秘密聯絡點。
秦川拿著從星野那處偷拍的一份叫玉碎計劃的文件，但是里面只有星野和少數幾個日本高官才破解到的情報密碼，于是秦川到中藥鋪的秘密聯絡點找到歐陽澈，打算尋求總部的密碼專家進行破譯，這時秦川向歐陽提出，可以讓葉琳琳一試。而歐陽澈謹慎地建議秦川可以給葉琳琳幫忙破譯，但是不可以曝露身份。
于是秦川以從星野處偷到文件為由，讓葉琳琳破譯后，要告訴國民黨政府。二人約了顧明杰，打算商討一下日軍這個玉碎計劃的事。葉琳琳正懷疑著秦川的共黨身份，于是就這個理由質問秦川，并且威脅秦川吻她，要么她就告訴顧明杰他是共黨的事。秦川實在不能違背自己的心意去吻葉琳琳，于是沒有就范。盡管秦川沒有按照葉琳琳所說的去做，但是葉琳琳還是沒有向顧明杰提關于他共黨身份的懷疑這事，因為葉琳琳愛著秦川，不愿傷害他。
秦川的兒子阿燦生日那天，秦川偷偷地把自制的木飛機作為生日禮物，放到阿燦和夏嵐家門前，然后偷偷看著兒子把生日禮物拿走。阿燦收下木飛機后，可能是父子間的心靈感應，覺得是爸爸回來了，然后放了一顆糖果，打算回贈給爸爸。秦川看見后，開心地拿起糖，然后慢慢離開。可是阿燦看見糖果被拿走，知道爸爸剛走不遠，便追出去。不料卻迷路了，幸好半路遇到葉琳琳，葉琳琳在照片中見過他，知道是秦川的兒子，而且見小孩又迷路又餓，便帶阿燦去吃面，并且帶回自己家，打算給秦川一個驚喜。秦川在家中看見阿燦后，雖然對葉琳琳稍有責備，但是知道葉琳琳是出于好心，而且自己也可以與兒子共聚，所以還是覺得很開心。
阿燦突然不見可急壞了夏嵐，夏嵐和沈若寒分頭找了一天，最后找到葉琳琳家里，這時秦川已經把阿燦送回夏嵐家了。夏嵐離去前，葉琳琳和夏嵐坦言了自己的感受，并說了秦川很愛夏嵐，要夏嵐好好珍惜。
夏嵐回到家時，看見秦川與阿燦在家，阿燦顯得很開心。夏嵐留下秦川，在家里吃飯，一家三口，終于在阿燦生日這天，共聚天倫。
天皇給梅機關下達的玉碎計劃，原來是日軍打算在上海、江浙一帶進行細菌戰，利用水源來傳播病菌。這一情報被葉琳琳破譯了，而共黨的密碼專家也破譯了情報，兩者不謀而合，于是歐陽澈和秦川可以肯定星野正在進行這樣一個喪心病狂的計劃，必須阻止。由于葉琳琳也破譯了這個計劃，于是可以借軍統之手，與顧明杰合作一起除掉玉碎計劃。
秦川故意在星野面前，說收到了情報，是關于軍統知道了一個梅機關的武器實驗室，打算炸毀該實驗室，并問星野打算如何是好。而星野向秦川說，這個實驗室只是做一些土壤實驗，不是十分重要，可能是軍統搞錯了。但是秦川這么做的目的是想向星野套出實驗室的位置，于是以嚴謹防范為理由，說希望去查看一下。
秦川這個安排，被星野美和知道，星野美和說讓葉琳琳陪秦川一起去。秦川和顧明杰察覺到梅機關盯葉琳琳盯得很緊，于是為了葉琳琳，打算借此次機會讓葉琳琳假裝在爆炸中死亡，然后偷偷撤離上海。葉琳琳原先是反對的，她希望與秦川同生共死，但是在秦川的勸說下，考慮到大局，也意識到秦川心里始終愛著夏嵐，于是便同意了撤離的方案。
秦川與葉琳琳一同前往實驗室，假裝查看安保措施，實質是趁機下手炸毀實驗室。葉琳琳找到機會，安裝了炸藥。而這時顧明杰也在實驗室外面埋伏好，等待時機成熟，便往實驗室扔各種燃燒彈燃燒瓶，把實驗室炸毀，并讓葉琳琳趁亂逃出。
但是顧明杰行動了，葉琳琳也逃出了，安裝的炸藥卻沒有爆炸。這時秦川從實驗室走出，遇到前來的星野千里。秦川假裝是從軍統的攻擊中逃脫的樣子，向星野匯報，但是星野說，這也是試驗秦川的一個局。葉琳琳見炸彈沒有爆炸，直覺覺得秦川可能遇到了危險，于是回頭打算找秦川。果然，回到實驗室，見到秦川被星野捆綁起來吊在門前，像是審判的樣子。葉琳琳為了秦川，打算投降，希望星野放過他們一命。但是星野非善類，讓葉琳琳棄械后，依然打算殺掉他們。
這時秦川向星野請求，希望死前可以抱抱妻子葉琳琳，星野對秦川有惻隱之心，于是同意了。兩人擁抱時，葉琳琳告訴秦川，右邊口袋有一枚手雷，是以防萬一用的。秦川利用這個手雷，成功炸了面前的一批日軍，星野也一并被炸至癱倒在地。但是星野趁秦川不注意，撿起地上的碎瓦片，挾持葉琳琳，威脅秦川。秦川見葉琳琳身陷險境，以超神的槍法，射殺了星野。
一代侵華暴徒星野千里就此命喪黃泉。
秦川和葉琳琳逃脫后與顧明杰匯合，但是路上還有不少梅機關的殘黨在追殺他們，當有人準備向葉琳琳開槍時，顧明杰義無反顧地為葉琳琳擋了子彈，自己卻中了槍。