一九三九年，日本特高課在上海試用無線電定位車，在內奸的配合下，中共上海情報站秘密電臺遭到滅頂之災。與此同時，延安方面擊斃日特組織“紫密班”潛伏人員“毒箭”沈四平并嚴密封鎖消息。社會部首長武岳決定派一位情報領域的生面孔——軍委通校的無線電教員李俠——去上海完成甄別內奸的“雙簧計”。 李俠冒充上海情報站負責人孫明仁，在鋤奸隊員何蘭芬的配合下，先后與情報站僅存的金達、白麗遙、呂道維三人接上了頭，冒險用電臺假裝向延安“發報”，以此甄別內奸。 延安方面按照與李俠約定的時間，先是作勢搜查與沈四平相關來歷的人員，讓日本方面警覺；等李俠再次假發報的時候，延安邊保部門當眾制造一個“擊斃”沈四平的假像。潛伏在上海情報站內的日本特務“掃帚”呂道維為了搶救“毒箭”暴露身份，被李俠和孫明仁、何蘭芬一起擊斃。但意外在第二天發生，孫明仁突然在旅店被特務抓獲，壯烈犧牲。李俠成為出賣孫明仁的嫌疑人，為證清白，他留在了上海。 從延安女友路夢惠給自己的一張密碼圖畫上受到啟發，李俠從孫明仁的窗簾上發現絕密情報，艱難地取得何蘭芬信任之后，終于找到真正的孫明仁——此前犧牲的孫明仁是替身。 李俠等人共同設定妙計，通知參加情報會議的人員前往不同的地點開會，然后遠距離觀察，發現并擊斃了代號“九州之鷹”的日本潛伏特務金達。金達的寓所有紫密班上線聯系人信息，為破獲紫密班，李俠偽造了軍統反水人員身份打入76號。 76號特工總部頭子李士群和特高課機關長今井一獲悉此次投誠人員中有軍統臥底人員，于是對李俠等五位投誠的軍統人員進行嚴苛的甄別，不惜槍斃了兩位真正投誠的人員。最終，一位叫曾有聲的同志為掩護李俠自曝身份，得以讓李俠取得了信任，留在了76號電務處。 從報紙上發現李俠被捕的消息，沖動的何蘭芬假冒李俠太太的名義只身闖到76號找行動隊副隊長趙子歧理論，結果導致剛剛獲得信任的李俠再度被懷疑，幸虧兩人配合得當，讓趙子歧打消了懷疑。但電務處處長趙大元卻再次考驗李俠，關鍵時刻，軍統臥底人員趙子歧幫助李俠脫離危險。趙大元再出毒招，不但讓李俠親自監聽中共的耳朵電臺考驗他，而且還強行讓李俠與何蘭芬舉行婚禮并同居一室。李俠、何蘭芬不斷與趙大元周旋，終于取得了對方的信任。 趙大元是紫密班元老，手上掌握著潛伏在軍統的紫密班人員名單和密碼，李士群、今井一和日本領事館的熊井全都想得到藏有這些秘密的《源氏物語》一書，并利用趙大元的之子趙志鵬的性命來作要挾，趙大元無奈之下幫日本人干了大量壞事，但始終未交出《源氏物語》。李俠得知此事之后，利用我黨的力量救走了趙志鵬，并讓趙志鵬親筆給趙大元寫信，勸他棄暗投明。趙大元幡然醒悟，將《源氏物語》交給了李俠，自己在與身邊的潛伏特務搏斗時喪命。李俠將《源氏物語》中的秘密全部拿到之后，又將已經沒用的書交給今井一，得到了日本人的賞識，被任命為76號電務處副處長，總管全上海的無線電監聽、破譯工作。 日本關東軍即將對蘇聯遠東地區發動攻擊，延安派記憶力超群的路夢惠前往北平背下了所有的密碼本，并在軍統東北辦事處北滿情報站行動組組長郭守成的陪護下抵達上海與共產國際接頭。因郭守成叛變，路夢惠被76號抓獲，李俠被指派來親自審訊這個她。愛人相見，分外激動，但兩人必須壓抑住激情艱難周旋，李俠在眾目睽睽之下既要保全自己，又不能讓路夢惠受到侮辱，還要想辦法拿到路夢惠腦中的秘密情報——這對紅色戀人在虎狼群中，憑著無比的智慧與勇氣戰勝了敵人，路夢惠用死的方式向李俠傳遞了關東軍進攻方向的寶貴情報。 路夢惠之死讓李俠幾近崩潰，何蘭芬用盡一切辦法撫慰李俠，在李俠刺殺出賣路夢惠的叛徒郭守成之時，何蘭芬用自己的身體替李俠擋住了子彈，兩人的感情升華了。當蘇聯紅軍成功擊潰了關東軍，取得抗戰的戰略性勝利之時，李俠與何蘭芬遵照路夢惠的遺愿，在她墳前結為夫妻。 76號里隨時可能發生可怕的事情，趙子歧在突然之間被當作刺殺紫密班創始人山林茂的奸細抓了起來。李俠發現趙子歧是被機要室馮小昆引誘成為替罪羊的，他想盡辦法營救趙子歧，卻發現趙子歧是主動當替罪羊的，因為兩位前來調查山林茂遇刺事件的首相特使中，有一位是中共的潛伏人員河豚先生。今井一讓趙子歧假冒共產黨準備與河豚先生接頭并甄別之。李俠得知此事之后，利用營救趙子歧之名，巧妙地挑起今井一與巖井公館特務熊井之間的矛盾，導致今井一不得不把甄別河豚先生的計劃向李俠合盤托出，因為李俠的聰明，他取代了趙子歧的位置。在甄別過程中，李俠保住了真正的河豚先生，干掉了另外一位真正的首相特使，拿到了紫密班的所有名單，并利用此名單引爆了首先秘書尾崎的共產黨身份，致使近衛內閣下臺，東條內閣上臺，直接導致日本南進進攻美國，拉開了日本失敗的序幕。 不過，趙子歧在這件事情中卻雙腿受重傷，他的位置被人頂替，李俠請示軍統之后，讓趙子歧離開了76號回家休養。 太平洋戰爭之后，日本日漸式微，駐上海日軍準備對監獄中的政治犯進行“人道毀滅”。戴笠的特派員歐陽山聯合軍統特別行動組組長趙子歧、李俠一起，準備營救提籃橋監獄中的軍統十杰。李俠撮合趙子歧與鄰居葉興城——我黨的叛徒——一起救出了軍統十杰，但連趙子歧都不知道，這所謂的軍統十杰中，有九位被李俠掉包成了共產黨的重要人員。趙子歧因此被軍統降罪一蹶不振，直到一九四五年，馮小昆向李俠投誠，趙子歧才重新恢復精神，開始和李俠、馮小昆配合全力營救獄中的軍統人員，將功贖罪，并獲得了馮小昆的垂青，兩人結為夫婦。 日本戰敗投降之后，趙子歧大肆劫收上海浮財，上下周旋，成為了軍統上海站的副站長。此時國共兩黨內戰勢在必行，李俠和趙子歧無奈地由兄弟成為敵對方。戴笠死后，軍統改組為保密局，趙子歧趁勢攬權，成為上海保密局的實權人物。李俠仍然潛伏在保密局中，與趙子歧繼續當鄰居。 趙子歧因為太太馮小昆對李俠的敬重，妒忌之心越來越嚴重，加上此前營救軍統十杰時失敗，讓他染上了毒癮，無法行夫妻之禮，性情大變。一個偶然的機會，趙子歧又發現馮小昆保存的文件中，居然有李俠掉包軍統十杰的證據。趙子歧恨極了共產黨，此時發現自己的大哥李俠是共產黨，百感交集。李俠本來可以逃離上海，但此時正是渡江戰役之時，為了拿到上海城防圖，李俠、何蘭芬、小扣子一家三口毅然投奔了保密局上海站站長歐陽山，以全家作人質來爭取歐陽山。歐陽山在與趙子歧的爭斗中處于下風，趙子歧已經設計好了除掉他的計劃。李俠將此計劃告知歐陽山，歐陽山感嘆國民黨內部無法彌合的派系斗爭與腐敗，終于答應助共產黨一臂之力，提供了城防圖情報。趙子歧全面封鎖上海，李俠利用趙子歧情感上的弱點，終于讓趙子歧放走了小扣子。殊不知，小扣子在不自知的情況下，已經用極其特殊的方式把情報帶到了解放區。趙子歧得知此事之后完全崩潰，最終與李俠同歸于盡。李俠在彌留之際發出了最后的電波永別了，同志們，我想念你們！