一阵刺耳的电话铃声将林云飞从睡梦中惊醒，电话中传出副科长董智超急促的声音：“八所秦工程师在火车站丢失了装有重要科研项目的机密文件包，此事引起上层的高度重视，你速赶到铁路公安局
。”林云飞与侦察员曹阳驱车赶到铁路公安局时
，董智超告诉林云飞
，公安已经破案了
，是一起普通的盗窃案，让林云飞与公安做好收尾工作。林云飞在观看对小偷的审问录像时
，发现了破绽，并迅速报告了处长洪子城
。有着丰富侦破经验的洪处长敏锐意识到这很可能是一件间谍案，决定接手此案
，并迅速采取了措施。在对八所的有关人员进行甄别排查时，发现张铨有重大嫌疑，就在将要对其进行询问时
，张铨突然被杀

。在对现场进行勘查和对目击证人询问后
，拘留了三个可能杀害张铨的嫌疑人
，并对其进行了审问，但三人的表现都似乎符合逻辑，也没有杀害张铨的理由。此时上级通报，失窃情报可能在48小时内通过卫星自动发射。时间一分一秒地过去
，案件毫无进展

。林云飞提出了一个大胆的想法……　　就在失窃情报即将自动发射的关键时刻，林云飞运用特殊的侦察手段

，使代号“无面人”的境外间谍分子不得不低头认罪，外线侦察员也成功地截获了失窃情报
。正当大家庆贺胜利时，传来一个意想不到的消息：本市的另一个国家航天重点科研机构——动力所的重要科研计划已经被泄露到了境外……　　在案情分析会上，关厅长带来了年轻的女侦察员石慧，并宣布她为侦察科新科长
，具体负责专案组的侦破工作。这让两个铆着劲的副科长林云飞和董智超很不解
。为了便于侦破此案，处里决定派林云飞以动力所办公室副主任的身份进入动力所
，进行跟踪侦察。林云飞利用办公室副主任的身份对全所的重要部门、重点部位以及重要人员进行了细致的检查，没有发现任何可疑情况
。此时石慧提出对全所进行一次全面的安全检查，不想发现火箭燃料K1样品少了，而且毫无线索

。林云飞非常自责在自己眼皮底下K1样品丢失，回想在动力所的每个细节
，一个重要人物也出现在自己的眼前，林云飞提出了一个让人不敢想象的大胆设想——可能是动力所工程师袁知方监守自盗。经过严密的侦察、分析，证实了林云飞的想法，袁知方为了儿子
，不得不违心地做出了危害国家的行为
，其背后一个代号为“戴安娜”的境外间谍小组浮出水面
。专案组果断出击
，抓获了间谍嫌疑人
，并在机场截获了K1样品。在对样品进行检验时，发现K1样品少了一半……　　“戴安娜”背后一定还有更危险的人物

，这个人是谁成了破案的关键
。随着侦察的进一步深入，一个神秘女人出现在侦察员的视线内。此人就是与林云飞有过交往的TTC公司董事长金梦。据查金梦在国外加入了A国间谍组织

，利用我国改革开放之机，在本市成立了TTC公司，其目的就是窃取我国的高科技情报，这个TTC公司很可能就是境外间谍组织设立的重要场所
。而金梦对林云飞有“副省长”亲戚的特殊背景很感兴趣
，正力请林云飞到TTC公司工作
。针对这一情况，石慧建议派林打入TTC公司，近敌侦察。　　境外间谍组织指示金梦对林云飞进行了严密的考察，甚至采用进行刺杀石慧来考验林云飞
。在石慧等侦察员的密切配合下，林云飞逐个化解了一次又一次的危机
，也逐渐取得了金梦对自己的信任，只是负责组织安全的王跃龙对林云飞仍不放心。正当林云飞在TTC公司逐渐顺利展开工作时，动力所的火箭燃料样品K2配方又被窃取了……