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。
曾继武来舞厅抓楼明远，楼明远交代好事情，让欧孝安将落樱计划带离上海，等他出事后，更换舞厅门口的霓虹灯，向日晷暗示这里不安全。楼明远将暗号告诉欧孝安，有人自然会接应他。曾继武知道欧孝安经常来舞厅，怀疑他是共党间谍。日晷见舞厅出事，看到霓虹灯更换，害怕的赶紧离开，而此人正是黎少堂。欧孝安回去后将落樱计划记在脑海里，并将其烧毁。曾继武使劲敲门，欧孝安用炒菜方式掩盖烧纸味道，得知大桥让他去审问才抓的犯人。
欧孝安跟曾继武来到审讯室，见楼明远被打的皮开肉绽。大桥假装问他是否认识，想要跟他一起审问，怀疑楼明远跟施高塔有内应。日军不断折磨楼明远，用烙印烫他伤口。欧孝安看不下去，只好当着大桥的面审问。楼明远反向操作，故意说他跟欧孝安对接，刺激欧孝安杀他。欧孝安回忆起两人曾经并肩作战，拿枪对准楼明远，大桥阻止他。
大桥让安藤医生在楼明远身上打针，注射可以让他说真话的药物。大桥问他问题，楼明远用意志抵抗，安藤继续给他加大剂量。楼明远强忍受药物煎熬，忍着痛苦唱着义勇军进行曲，这一举动激怒大桥。覃墨卿女扮男装来旗袍店，汪秋水教她要明确信念，控制反应，不能让敌人读懂她的身体语言，告诉她组织已经考虑其入党申请。覃墨卿担心哥哥去重庆，会影响组织对自己的考察。虽然日军和军统都在针对他们，汪秋水表示听从组织安排，顾虑物资无法运走。覃墨卿看出他们需要通行证，她表示有办法。
曾继武抓来学生廖书云和郑邦耀，郑邦耀贪生怕死说出叶宣民长相。学生上街游行，让日军释放学生。汪秋水担心这是日军阴谋，想要劝说叶宣民。叶宣民不忍见学生受苦，决定露面帮学生找伪政府找说法。日军将其包围，学生抱团保护叶宣民，曾继武派人武力镇压，叶宣民被他们带走。
大桥指责曾继武不该当着记者面抓人，担心会毁了他的计划，他让欧孝安去审问叶宣民。叶宣民要求日军放了学生，日军要他出面给记者解释。日军当着记者面释放叶宣民，又派曾继武将其抓回。覃墨卿得知郑邦耀出卖叶宣民，认为是自己的原因暴露了叶宣民身份。大桥将叶宣民抓回审讯室，质问他来上海的时间，拿出楼明远照片问他是否认识。叶宣民无动于衷，大桥又拿出欧孝安的照片。
欧孝安按照楼明远被抓前的意思，到巷子找对接人黎少堂。两人对上暗号，黎少堂已经知道大桥在抓他，他惊慌失措不知该怎么办，表示自己只是普通生化员。欧孝安怀疑他之前去舞厅被日本人发现，让他先离开上海。黎少堂认为落樱计划已被烧毁，欧孝安表示会拿出手抄本给他。先将他安排好住宿，让他找钱三。黎少堂询问欧孝安名字，欧孝安让他做好自己事情，两人没必要认识。时间回到1945年，黎少堂找来1941年资料，再次查看楼明远和欧孝安档案。