共40集
抗战胜利前夕，潜伏在军统的中共地下党员欧孝安从日军生化毒气研究所监狱中成功越狱，途中受重伤昏迷，被中国远征军发现并救走。苏醒后的欧孝安发现自己丧失了在监狱近四年的记忆。欧孝安以四年前记忆的终点为起点，捡拾零星记忆，秘密调查并意图揭露日本间谍黎少堂的罪恶嘴脸。期间，他与中共地下党员覃莫卿从相互质疑、试探，到联手合作，找到了日军生化毒气研究所，抓获了日军情报司令长官大桥和野。抗战胜利后，国民党准备全盘接收日军生化毒气研究所遗留的“人、财、物”，为日后与中共作战作准备。欧孝安获悉了这个情报并粉碎了这个恶毒计划，同时揭露了黎少堂日本间谍的真面目，在中共地下党内代号为“孤星”的欧孝安终于回到了党组织的怀抱。
欧孝安被送到重庆站，覃墨卿让他试着回忆。还记得六年前，文一山还是重庆站站长，他让欧孝安去上海当卧底，试图取得大桥和野的信任，允许他做违背原则的事情。戴笠在上海有军统骨干线，他们会全力保证欧孝安的身份安全，让他去舞厅找楼老板帮忙。
欧孝安到达上海后，提醒大桥和野不要上街演讲，担心外面有学生游行会危及他安全。大桥和野并不理会，日本特务机关队长曾继武认为欧孝安多管闲事。学生示威游行高喊打倒日本军国主义，欧孝安发现有人埋伏在学生中，欲图对大桥和野开枪，他赶紧冲上去阻止。
现场瞬间慌乱，欧孝安救下一名女孩，那女孩说了句日语。大桥和野驾车逃离，有人全身捆绑炸药冲上车拉住大桥和野，想跟他同归于尽。幸好欧孝安及时赶到，将他从车里救出安全护送其离开。曾继武全面清扫现场，将可疑分子和受伤学生击毙。女孩对欧孝安念念不忘，没想到她是大桥和野的女儿玲子。
覃墨卿救助现场伤员，遇到曾继武阻止。曾继武开枪扫射，欧孝安看到愤怒，但只能握紧拳头。覃墨卿救下几位学生，躲避日本特务追杀，中共地下党负责人陈珂，笔名叶宣民开门将他们救下，让他们分头离开，其中一名男生不时回头看陈珂。特务搜到旗袍店，质问汪秋水关门原因。汪秋水临危不乱，打消特务对她的怀疑。等特务走后，汪秋水走进密室，质问覃墨卿冲动行事。覃墨卿紧张，她只想要救人，才没有经过上级批准擅自行动。汪秋水希望她冷静，认为白白送死最愚蠢。
曾继武按照大桥和野指使，提前在学生中安插自己人，没想到真有学生搞暴乱，他将暴乱学生抓起来，听说叶宣民经常出反动文书，想利用此事抓到叶宣民。欧孝安因救大桥和野有功，受到大桥和野的欣赏。欧孝安猜到是大桥和野在试探他，大桥和野听到其满意回答，坦诚暴乱只是为了镇压。玲子托大桥和野送给欧孝安礼物，欧孝安才知道那是大桥和野的女儿。
大华给汪秋水送货，将信息藏在布料里，汪秋水通过技术获取情报，得知大桥和野在上海实行落樱计划，组织安排她们尽快查实。重庆站特工楼明远收到日晷送来情报，让欧孝安展示他过目不忘的本领，将情报记在脑海里，让他安全离开上海。大桥向重庆特工打听欧孝安身份，确认欧孝安是否杀过两个军统人，欧孝安让他们将两人藏好，以免穿帮，楼明远让他想办法取得通行证。
冯静娴来上海，突然看到车窗透过欧孝安的模样，当她转过身却什么都没看见。欧孝安到办公室找大桥，敲了几声门没人应，他准备推门进去，被曾继武拦住。曾继武听说他受到大桥千金青睐，希望欧孝安能相互照应。曾继武离开后，欧孝安溜进办公室，用大桥的印章在伪造的通行证上盖章。事后，他去找舞厅找楼明远，却被告知他出门有事不在。
楼明远坐船跟陈珂会面，陈珂希望他转告学联，让他们不要再举行大规模游行，要保证学生的安全。楼明远将欧孝安的信息交给陈珂，他想要发展欧孝安到地下党，陈珂批准他独自考察。楼明远想等拿到通行证，护送陈珂和药物离开上海，陈珂拒绝，让他们先安排药物出去，自己决定在这个关键时刻留在上海。欧孝安给楼明远送来通行证，楼明远放着革命练习曲，一声枪响引起两人注意，曾继武带人闯进舞厅。