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1949年，第一野战军在大西北展开剿匪肃特斗争。解放军侦查连长王少强剿匪途中，遭遇西北军阀、匪首许殿亭之女许凌梅。四年前，王少强曾从日寇手中救出许凌梅，许凌梅对他一见钟情，并进入八路军卫生学校学习，两日后却被她父亲偷偷绑走，两人因此产生巨大误会。经过激烈碰撞和逐步澄清，两人慢慢消除了仇恨。王少强冒充匪特联络员打入许殿亭的豹头山，引导、教育许凌梅为我党工作，打探事关剿匪大局的许殿亭秘藏武器，破坏土匪行动，挑拨土匪内讧，给许殿亭、刘栓子等匪首以沉重打击；许凌梅也由任性、莽撞逐渐变得成熟。昔日“西北王”何步升卷土重来，许凌梅寻机打入何步升内部，与王少强内外配合，掌握了敌方信息。在解放军剿匪指挥部的统一指挥下，王少强和战友们将何步升等土匪武装剿灭殆尽。
陈戈带队突袭黄树岭，刘栓子用烟雾弹成功逃脱。村民向陈戈报告了刘栓子的藏身之地，冯美芝主动请缨，以给他们送饭借机接近。
方茂遭到了许殿亭的怀疑，王少强决定以后不要私下见面。王少强全力寻找那批秘密武器，许殿亭却滴水不漏，于是王少强游说许凌梅帮助自己，并让他劝服许殿亭归顺共产党。许凌梅主动向许殿亭提出想加入第三纵队，许殿亭同意她做自己的机要员。
许凌梅替王少强寻找武器秘藏图时，被丁得水发现。丁得水将此事报告给了许殿亭。许殿亭为试探许凌梅，将自己保险柜的钥匙交给了她。许凌梅从保险柜中找到了秘藏图交给了王少强，王少强却怀疑这是许殿亭故意设的圈套，好引他上钩，辨明他的真正身份。
王少强和许凌梅给姜媚和卞大力设下陷阱，故意让卞大力知道秘藏图所在。姜媚得到图纸后，联络刘栓子一起去滚龙坡寻找那批武器，此时许凌梅依照王少强的计划惊慌失措地告诉许殿亭，保险柜钥匙不见了。许殿亭打消了对王少强的疑虑，决定趁此机会灭了姜媚和霍金发。
霍金发谨小慎微，和姜媚留在队伍后面，只怂恿刘栓子进入许殿亭的包围圈，双方展开激烈枪战。姜媚、霍金发闻声而逃，刘栓子寡不敌众，只能投降。许殿亭却并不杀他，反而想与他合作，并答应送一批枪支弹药给他，刘栓子欣然答应。