夏季，邊區保安處特務隊在護送中央首長(周恩來)去西安談判的路途中，卡車突遭土匪襲擊，眾多戰士犧牲，首長險遭不測。這一突發事件，讓中央情報部負責人李木即憤怒又震驚，責令邊區保安處處長周勁限期破案。周勁自覺無地自容，這個從長征走過來的漢子發誓要把背後的敵特分子[1]挖出來，否則自己就打起背包養豬去。
這次襲擊的策劃者是反共救國軍陝西地下工作站特務陳紀元。此人出身豪門，英俊聰慧，膽識過人，可惜走錯了路，是汪精衛的忠實信徒。雖然襲擊並未傷及中共首長，陳紀元仍按承諾給擔當這次襲擊任務的當地哥老會大爺李青五升職發餉，李青五自是眉開眼笑。
周勁和副處長王彬帶著偵察員在城區化裝偵察，很快弄清了隱藏在城區的坐探，正是此人扮裝成賣烤紅薯的小販探得保安處可能要護送中央首長的跡象。周勁決定引蛇出洞，一舉殲滅那股土匪！此時，一位叫晏西的女戰士受李木之命前來保安處報導，一向輕視女性的周勁大為惱火，嚷嚷著退人，晏西一氣之下真走了。周勁被李木找去罵了一通，在知道晏西是學無線電的大學生後，周勁勉強認錯接回晏西，分配晏西負責監聽電臺，晏西笑而服從。
與周勁相反，保安處從來都是清一色的男性，晏西這個漂亮女大學生的出現，自然在整個保安處泛起一陣漣漪，附近小賣部的牙粉被搶購一空，飯前報數、唱歌聲音異常宏亮，弄得周勁直表揚大家的精神面貌。
反共救國軍陝西地下工作站站長毛緒言來到陳紀元所在的甘泉督戰。毛緒言對陳紀元十分信任和賞識，兩人不僅是師生關係，更是密友。當毛緒言看到陳紀元正在認真學習馬列著作，尤其還能流利背誦《共產黨宣言》並能深刻加以闡釋時，更是多了幾分佩服。陳紀元說他做這一切，是為了有朝一日潛入延安。毛緒言大喜，這正與他帶來的一個計畫相符：派人潛入延安刺殺中共最高領導人(毛澤東)！
毛緒言本沒打算讓這位愛將去執行這個幾乎不可能完成的任務，但最終還是被陳紀元的決心所打動，並從中看到了成功的希望。正好此時從另一管道傳來保安處準備 “引蛇出洞，殲滅土匪”的情報，毛、陳決定將計就計，以犧牲李青五的土匪部隊作掩護，麻痹保安處，掩護陳紀元入延安。
在晏西的堅決要求下，也為了讓晏西相信戰爭的可怕，周勁特派警衛員李滿屯全程保護晏西參加剿匪戰鬥。豈料戰鬥中晏西不僅毫無畏懼，竟然還是神槍手，在關鍵時刻將李滿屯從敵人槍口下救出，令保安處的男士們大為驚訝，周勁更是難以置信。王彬卻看出了某種端倪，他提醒周勁，此女子不像是上級派來當電臺監聽員的。果然，戰鬥結束後，晏西的正式任命也下來了——保安處副處長，王彬則調往敵佔區工作。
周勁傻了。儘管這時周勁知道晏西這個南京中央大學的無線電高材生，不僅有著豐富的地下工作經驗，而且因為外籍教師的緣故，也對密碼等特工知識有所研究，仍對上級給他安排一個女性搭檔非常抵觸。晏西對此則毫不介意，工作、學習、打扮、浪漫，一樣都不少，弄得周勁時常看著晏西皺眉頭，而保安處的其他同志卻很是高興。
在陳紀元籌備潛入延安之時，另一對日本間諜孔凡、肖英夫婦卻已來到延安。孔、肖二人原是蘇聯紅軍情報組特工人員，在蘇聯接受完訓練，被派到日占區瀋陽工作，為蘇聯紅軍收集情報，同時也與中共保持聯繫。不久兩人被日軍抓獲，日軍以讓肖英充當慰安婦相威脅，迫使孔凡叛變。之後，兩人以到延安向中央彙報工作為由來到延安收集情報。由於是同行，自然由保安處接待。
周勁與孔凡曾在一個短訓班裏呆過，一見如故，時常聊天。當夫婦兩行程已到，得知肖英懷孕時，周勁主動替其向上級請示讓倆人繼續留在延安生孩子。這期間，孔凡一直通過在《解放日報》上發表詩稿的方式與日軍聯繫並傳遞情報。
晏西對孔凡的起疑緣于孔凡兩首被《解放日報》退回到保安處的詩稿，這種不太符合特工職業的愛好讓晏西對孔凡的詩作產生了興趣。晏西找來孔凡曾在《解放日報》上發表的所有詩作，發現這些詩稿中竟然有某種特工常用的文字密碼跡象。周勁雖對這種文字遊戲不太相信，仍同意對孔、肖二人進行進一步調查。偵察員李然一見晏西就心生愛意，只是不敢表露，這時主動請纓調查孔、肖。
其實肖英一直不贊成孔凡的叛變行為，但又說服不了丈夫，同時也深知當叛徒的下場，只好希望生完孩子後趕快離開延安，早日結束這種靈魂被煎熬的日子。此時，日軍從報上得知孔凡夫婦已打入延安，便加緊了特種部隊的訓練，準備伺機裏應外合，實施派特種部隊進入延安刺殺中共最高領導人的行動……
