共36集
北京猿人头盖骨的发现震惊世界，也引起了日本侵略者的觊觎，他们制定了抢夺计划,准备将其据为己有。为此中美两国商议制定了秘密转移计划，代号：军刀。爱国医生刘云翔的父亲在行动中不幸遇害并被诬陷为监守自盗，为替父雪耻,找到真凶，刘云翔误打误撞进入了军刀行动中。日军的凶残和贪得无厌令刘云翔厌恶万分，共产党员为保护国宝而英勇献身的壮举让他充满敬意。在北平地下党的帮助下，刘云翔最终完成了从自发替父报仇到自觉地用生命保护国宝的转变，并凭着他过人的智慧和勇气，粉碎了日军妄图掠夺我国宝的阴谋。他也在血与火的斗争中光荣地成为了共产党员并收获了自己幸福的爱情。
周大海抓到阿三，见到张书记。薛贵绑架查理的同时佐佐木也下令绑架查理。赵亮再次找到刘云翔，刘云翔告诉他周大海没死。肖斌把炸弹装进头盖骨箱子，准备行动。刘父葬礼，刘云翔再次质问查理，查理仍坚称自己不知情。
佐佐木久等查理不得，赶去刘云翔家也没有发现查理的踪影。季大年得到情报，怀疑此次头盖骨被盗事件是军统为欺骗日本人故弄玄虚，头盖骨很可能还在中美医院，让梅芳通知刘云翔停止行动。
周玉琴坚持要去刘家为刘父守灵，周炳昌担心守在刘家外面的特务危险而拦住玉琴。刘云翔设计查出了查理始终不肯透露的事情，原来查理是受美国政府指示，协助国民党军统伪装头盖骨被盗的假象，然后把真头盖骨秘密运送到美国。刘云翔将查理被绑架的照片发给美国领事馆，欲迫使军统现身。王四易要杀掉刘云翔，却被肖斌绑起来制止。刘云翔收到中共地下党停止行动的通知，他却仍然坚持行动，让肖斌把头盖骨送到中美医院。梅芳阻止不成，向组织请求帮助。刘云翔接到马新通知，前往东交民巷大华旅店取东西。