向亦鵬(李光潔 飾)從山田處獲悉，“軍刀計劃”中最重要的一項就是生化武器的研究——目前研究的是一種叫“鼻疽”的病毒，此種病毒已經(jīng)滅絕，但是日本人組織一些科學家令它復活，這種病毒可以導致人的四肢永久性潰爛，這也就是日本人要插進中國心臟的“軍刀”。參與“軍刀計劃”的中方雇員劉天辰攜帶“軍刀計劃”的核心文本潛逃，并欲將文本交給國民黨，中共上海地下黨組織明天午夜派人營救向亦鵬，欲搶先獲取“軍刀計劃”。

在閻天(廖凡 飾)暗中的幫助下，余銘真(尹媗 飾)等人救出向亦鵬，與此同時，被日軍軍部關押的芥川偽裝自殺，趁著夜色也攜林璇(秦海璐 飾)逃出，日軍駐滬軍部上級竹中震怒，命令山田三日內找到芥川的下落。

芥川的潛逃又危及到山田的身份，組織上決定讓向亦鵬立即恢復工作，開始著手尋找芥川，以除后患。游閑海(傅亨 飾)擺脫方孝(孫遜 飾)的控制，找到余銘真，提出要參加地下黨的鋤奸行動。

林璇佯裝思念向亦鵬而神志不清，令芥川放松了對她的警惕。芥川到賭場找到方孝，兩人企圖在一個居酒屋會合，被跟蹤他的游閑海發(fā)現(xiàn)行跡，報告給向亦鵬和余銘真。向亦鵬發(fā)現(xiàn)了芥川和林璇的藏匿地點，就在芥川用槍威脅向亦鵬的時候，林璇挺身而出，趁向亦鵬遲疑，芥川伺機帶著林璇離開。