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1949年5月，人民解放军解放上海之际，中共上海地下党负责人叶正龙获悉，国民党特务组织企图炸毁我上海沪江发电厂，此企图被国民党特务组织命名为“萤火虫计划”。为了粉碎萤火虫计划，上海市公安局侦察科在科长叶正龙的带领下，和国民党特务组织斗智斗勇，展开了一系列的侦破工作，并积极设计，建设地下应急发电组。在工作过程中，出现了国民党特务组织蓄谋制造的破坏事件。经过一番努力，叶正龙不负众望，最终揪出了隐藏在我上海市公安局内部，代号为“老鹰”的国民党特务，并粉碎了国民党特务组织的“萤火虫计划”。聂远、张译分别饰演剧中的男一号和反派男一号。聂远饰演的角色是一名公安，叫叶正龙。张译饰演的高青山则是一个安插在公安局里的特务分子，企图炸掉“沪江电厂”。
叶正龙明白只有掌握了充分的证据，才能让高青山显露出本来面目。
此时，肖副市长来到公安局，透露了一个情况：敌人又空降了大批特务，要求公安局务必快速查处并抓捕。
高青山前去局领导处申请回部队，为了让一切水落石出，郑海风想方设法的将其留下。
高青山向叶正龙暗地里挑明了自己的特务身份，并挑衅叶，称其无能力也无证据将自己缉拿归案……
叶正龙在饭店里牵着何芸的手，说要带她去跳舞，不想被窗外路过的蔡玉看见……
当晚蔡玉向高青山诉苦，不想却意外换来了高青山的求婚。蔡荣贵自然不答应这桩婚事，一气之下，蔡玉离家出走……
众人纷纷前去劝说蔡玉，可蔡玉却是铁了心要嫁给高青山，就在大家都猜不透高青山又在计划什么的时候，蔡玉的喜帖送到了……
蔡玉和高青山在一个高级饭店摆了喜酒，邀请众多公安同事出席，可在酒席上，高青山却突然消失了……