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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。
莫莉查到了曾高的下落，马龙抓捕曾高心切，秘密让手下人一律便装上阵，免得打草惊蛇事先惊跑了神出鬼没的曾高。卫戍队的人已经找了曾高很久，马龙不希望来之不易的抓捕行动泡汤。
位于洋湖沟的土匪与马龙一方展开激烈对战，土匪们在训练有素的共军战士面前无力抵抗，被全部一锅端掉，可惜的是，土匪当家曾高凑巧没有在洋湖沟，上天似乎故意留了曾高一命，马龙乘兴而来败兴而归。
曾高虽然漏网，卫戍队歼灭了盘据在洋湖沟的土匪帮派，立下了大功。林午阳出现在人群中，注视赵大钧一行人迎接凯旋归来的卫戍队战士。他对卫戍队掌握了曾高的下落百思不解，并不知道是莫莉从中做梗。莫莉发现了站在人群中的林午阳，生怕林午阳惹事生非，赶紧与林午阳进入一条偏僻的胡同中，为了解除林午阳对共军的威胁，莫莉牺牲自己的事业，决定与林午阳一起离开沈阳。
出发之前，莫莉最放不下的人就是马龙，经过多年时间相处，她已经爱上了马龙，只是因为想到自己曾经帮助林午阳犯下许多反党之事，她负罪感太重，觉得自己配不上马龙。
谭小燕完全猜不出莫莉心中所想，劝说马龙正视与莫莉的感情，马龙经谭小燕提醒，渐渐意识到自已应该主动追求莫莉。
莫莉已经做出离开沈阳的决定，临行之前，她来到每天工作的部队，心中涌起深深的悲痛，脚步变得越来越沉重，如同灌了铅一样迈不开步伐。
为了哄骗林午阳离开沈阳，莫莉谎称曾高已死，林午阳半信半疑，从刘东嘴中得知卫戍队一直在寻找曾高。他立即意识到上了莫莉的当，坚决不肯离开沈阳。
莫莉担心自己摆脱不了林午阳的纠缠，心灰意冷跳入冰冷的河水中，了结余生。卫戍队的人发现莫莉失踪不见，马龙来到河边正好目睹莫莉跳河，他顾不上多想，紧随其后跳入冷冰冰的河水中。