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1927年4.12事变至1932年1.28淞沪抗时期，上海滩小人物顾星为追求记者夏若宁，挤进了法租界巡捕房成为捕快，意图出人头地，俘获夏若宁的芳心，却意外卷入了上海反革命势力和日本间谍组织的案件中，他另辟蹊径巧破悬案，掩护共产党人祝学儒躲过迫害，而此时夏若宁却因他意外消失。彷徨之际顾星也被绑架，原来是国民党调查科误招其进行侦察培训，后被安插入东北军阀高层，在祝学儒义女唐不语的帮助下，他借力打力揭露日本分裂阴谋，促使东北军阀易帜，确保国家统一。而此时夏若宁却意外现身，顾星一番艰难求索，发现惊人秘密。最后在祝学儒，唐不语的影响下，顾星明确信仰，主动要求加入共产党，在 1.28上海保卫战中大显身手。
顾星在训练班见到唐不语，热情地向她打招呼。而唐不语坚持认为他出卖了义父，要替他报仇。顾星解释那场仓库爆炸是他安排的，他已经把赵学儒送去广州。唐不语并不相信。
在特训班，只有顾星一个人跟不上节奏，还总是偷懒耍滑，动不动就说不干了。教官叶佩华一向以严厉著称，她不明白特训班创始人陈伯烛为什么看中这个没用的小子。陈伯烛告诉她，顾星虽然资质差，但他路子野，和共产党核心人物有联系，如果把他驯服，让他听命于党国，那他将大有可为。如果他不听话，一意孤行，再让他出局。
因为成绩太差顾星被教官叶佩华惩罚。顾星一心想逃离特训班，陈伯烛假意试探顾星是不是因为义父的事对他们心有怨恨，只要他发泄出来就可以离开这里。顾星知道陈伯烛只是试探自己的忠心，巧言应对，顺利取得陈伯烛的认可。
顾星不知道他刚走了一道鬼门关，要是他敢骂陈伯烛一句，立马就会被杀。陈伯烛觉得顾星不简单，他能把不满的情绪深深地埋在心里，不表露出来，这是作为特务必备的条件。
沈孟余半路加入特训班，陈伯烛要他把身份掩饰好，加强对特务工作的学习，同时监视顾星是不是对党国有二心。
经过一段时间的训练，叶佩华下令特训班进行实战演练。在小巷里有一个敌人的联络站电台，一个小时内必须捣毁并找到重要文件。出发前叶佩华没有给他们任何武器，还给他们每人打了一针毒针，如果一个小时内没回来，将毒发身亡。
特训班顺利除掉联络站的哨兵，队员陈悦泽接收并破译紧急电文。时间在流逝，由于他们的大意让哨兵逃脱报信。眼见暴露了，特训班小队连忙转移，陈悦泽终于解开对方密码的编码方式，电文是“阻击手下午三点在芙蓉巷击葬叶佩华”，时间只剩下十五分钟，特训班分成两组前去营救教官。最后特训班除了顾星侥幸光脱，其余全军覆没。
叶佩服对他们的成绩很不满意，要不是演练的全是自己人，所谓的毒针是假的，他们一个也回不来。