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锦州战役中，解放军军官马龙在战场上营救了一个年轻的女大学生莫莉，但他不知道，莫莉的未婚夫林午阳，其实就是自己要一心寻找复仇的国民党“恶魔中校”。莫莉留在了解放后的沈阳，终于等到林午阳的出现，不料他仍然偏执地相信国民党军队会打回来，一次次利用莫莉的爱情，给自己做掩护。马龙的热情真挚和林午阳的冷酷阴鸷形成强烈的对比，莫莉苦苦挣扎在理智与情感之间，一方面与林午阳的多年情感无法割舍，另一方面又无法抗拒地被新中国和马龙朝气蓬勃的精神所感染和吸引。在组织和马龙的关怀和感染下，莫莉终于看清了林午阳的反动残余本质，关键时刻弃暗投明，协助马龙一同粉碎了林午阳的狂妄计划，同时也完成了对自身的救赎，坦然面对马龙的爱情。
1949年4月，已取得渡江战役胜利的中国人民解放军顺利解放南京，在毛主席的号召下，开始对国民党反动派残余势力进行全面追剿。国共对峙之时，原沈阳督导室主任徐汉元被辗转送到了衡州看押，他的儿子在战场上光荣殉国，付出了年轻的生命。国民党高层念在徐汉儿老来丧子，没有再继续关押徐汉元，恢复了徐汉元的职务。徐汉元重获自由立功心切，向上级汇报安插了林午阳潜伏在沈阳，侍机而动。
林午阳为了控制莫莉，没有积极医治马龙，刘东到医院看望马龙，提到已经加入剿匪专案组的莫莉。马龙的心愿便是剿清所有土匪，还国家和百姓一个太平盛世。莫莉为了实现马龙的心愿，每天花费大量时间整理土匪资料，刘东看在眼里，把莫莉的工作情况转告给马龙。
马龙欣慰之余，还不知道莫莉在为林午阳办事，莫莉把关于曾高的资料送给林午阳，以期换来马龙的平安。
院长打电话给林午阳，称在苏联从事医务工作的内科专家冯子琪已经回国，冯子琪拥有丰富的从医经验，极有可能治好马龙的疾病，林午阳陷入到焦急中，意识到自己的好日子即将走到尽头，如果马龙恢复健康，林午阳就再也威胁不了莫莉。冯子琪无形中成了林午阳建功立业路上的绊脚石。
林午阳根据莫莉在专案组获取的资料，查到洋湖沟曾是日军研究化学武器所在，实验室地点位于地下，林午阳将莫莉约到教堂，嘱其继续获取关于洋湖沟的资料。
莫莉因马龙患上疾病，对林午阳言听计从，她还不知道冯子琪有能力治好马龙一行人。谭小燕在冯子琪的医治下恢复健康，心情悦快劝说莫莉大胆追求马龙，住院这段时间，谭小燕想明白了许多事情，已经放下了对马龙的爱情。她希望莫莉大胆地追求属于自己的幸福。
莫莉经过一番查找，找到了曾高的下落，她没有立即把资料送到林午阳手中，而是前往医院向马龙报喜。