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1938年6月，武汉会战爆发，抗战局势危急。军统特工谢庚杨自作主张，将长期秘密关押的中共特工孟庆凡“盗出”监狱并射杀江边，抛尸江中，顺水飘到日军阵地。孟庆凡身上携带着一份谢庚杨伪造的假情报，使日本人相信苏联人将会出兵中国东北，进攻武汉的步伐被迫放缓。由于准备仓促，谢庚杨的计划出错，日本特工佐藤坚信这是中国人的阴谋。他亲自到武汉验证情报真伪。死里逃生的孟庆凡从日本人的拷问中，得知了这份计划会对中共造成伤害。他冒死逃离日军营地，返回武汉进行阻止。“谎言计划”被提交到国共高层面前。 为了武汉抗战，国共决定携手完成“谎言计划”。为了弥补计划瑕疵，八路军女播音员马小茴被安排与孟庆凡假扮夫妻，两人接受日本人的考验。国共双方情报精英，与日本最精锐的特工人员，围绕着这份谎言计划，在武汉展开了一场搏斗。
佐藤将枪放下，小井对进门的朝鲜人拳打脚踢，他只好交待了松本的事情，他的话让佐藤相信都是真的，朝鲜人趁机抱着箱子逃走，小井追赶过去将他打伤后他引爆了手雷，文件都被炸得粉碎。黄主任看到了朝鲜女人留下的书信，她悄悄地离开了。郑家庄虽然失守，但日军也是损失惨重，国军得知杨谷昌在郑家庄被俘，汉阳兵工厂仍在搬迁中。
总部几次催问佐藤潜入八办的情况，佐藤从九菊那里得知松本还活着，只是中枪被俘。日军派人向国军交涉要求用松本来交换战俘，佐藤打开马小茴的笔记本看，他告诉孟庆凡说松本还活着，佐藤感觉征服孟庆凡比推翻黄雀计划更有意思。陈司令收到日军交换战俘的情况后通知王昌平和马天威商量对策，孟庆凡相信谢庚杨不会让松田活着回去。谢庚杨知道他有内鬼，陈司令准备用松本调出日军内奸九菊，谢庚杨得到随时审问松本的权利。
铃木见到九菊，日军得知松本被转往第三医院，他们要按计划行动，只是需要经费，九菊为了黄雀计划也是收买了很多人。孟庆凡看出铃木是联络人，他让马小茴想办法接近她并取得信任。佐藤判断国军是在故意拖延判断时间，收到九菊消息后他们分头行动。佐藤派铃木接近马小茴以找到证据，她感觉九菊太神秘。谢庚杨决定马上杀死松本，陈菲让彭静雯记住文件内容后销毁。
彭静雯应邀请去茶楼会见佐藤，陈菲收到消息后派军统的人赶过去。小井扮假医生混入松本病房，他向他问起在八办发生的事情，松本有气无力不能说话，小井将报纸放在他身前拍照后离开。谢庚杨来到松本病房，他拔去注射液体后要给他注射毒药时收到有人被杀在厕所。
佐藤见到彭静雯后让司机先回，他们开车离开，陈菲派二级跟过去。佐藤在车上询问彭静雯，他看到后面军统的眼底，陈菲知道暴露后就赶回去。小井拿到了松本活着的证据。王昌平和谢庚杨在陈司令前争吵起来，谢庚杨扔坚持继续推行谎言计划，孟庆凡是他从事情报工作以来最大的对手。