五号特工组利用日军司令风间义博嗜爱中国画的喜好，窃得蒋介石家里的古代名画为诱饵，钓了风间义博上钩。籍由卖画，深入风间义博居住的司令部，趁机偷拍日军晋中会战战斗记录和花名册，此时酒井也来了，马云飞巧妙周旋，在被识破的前夕，顺利逃出日军司令部。
五号按图索骥，马云飞、何坚通过假招供的手段，进入康坑归化监狱。俩人费尽周折，终于取得了监狱里犯人领袖朱非的信任，协助他越狱。朱非行动失败，临死前告诉马云飞，自己就是李阳，五号终于抢在日本人之前找到军火库。
五号特工组带着宋美龄心爱的国画回到重庆，准备完璧归赵，一下飞机就碰到了来华援助的美国飞虎队队长陈纳德在机场遇袭。五号特工组没来得及脱身，被老于和戴笠堵在了门口。五号从重庆机场枪击现场查起，利用物理、枪械等知识，依靠心理学和推理演绎等手段，从极为有限的线索中还原了枪击现场，并沿着蛛丝马迹，彻底瓦解了日本人了刺杀阴谋。
揭开真相后，马云飞等人奉命保护陈纳德来重庆;陈纳德夫人为了确保陈纳德安全，还请来了美国的安全顾问罗特。罗特到达后，对马云飞等人的行动多有指责，而层出不穷的意外，也让五号特工组屡屡陷入被动。马云飞等人几经周折，发现一切事件的真凶，是安全顾问罗特造成的——这家伙是个冒牌货。
五号特工组接到中国远征军孙立人将军的邀请，送一份重要的河道图去缅甸，和他们通行的还有随行记者崔媛媛，马云飞的老同学，高寒为此吃醋不已。他们都不知道此时的崔媛媛其实是易容后的酒井朝香，酒井杀害并冒充崔媛媛跟着五号的目的是混入远征军基地，配合日本轰炸机实施轰炸。只有高寒一个人识破了崔媛媛的面目，其他人却都认为她是在吃醋起疑，不相信她的话。
当大家一个个被易容的酒井送进陷阱，指引日本轰炸机的篝火即将被点燃的时候，离队许久的欧阳剑平带着陈纳德的救援赶到。酒井朝香重蹈了她姐姐的命运，五号特工组又一次团聚，高寒和马云飞这一对恋人却成为了陌路。
《原子弹石墨事件》
1937年2月，纳粹德国在希特勒的批准下，启动铀计划，即大规模杀伤性武器，原子弹的研制工作。整个计划在实验初期，进展非常顺利，但最终，由于制造反应堆的石墨纯度难以达标而受阻。
几年后，美国利用从德国出逃的科学家，正式启动曼哈顿计划，迅速掌握了石墨的提纯技术，使原子弹的研究工作，获得巨大进展。
中国西南地区，蕴藏着丰富的石墨资源，昆明史迪威训练基地，成为美军研制及生产高纯度石墨的重要地点。 同一时间，日军在德国的授意下，开始派遣大量间谍，渗透到中国昆明，试图窃取石墨提纯的重要技术。
1943年.昆明美军史迪威基地，日本间谍吉川猛夫窃取到制造原子弹的重要石墨资料后，逃跑至美军俱乐部。基地军官魏明磊带兵追赶，吉川被打伤后逃走。
重庆政府得知资料被盗事件后震怒，军统接受命令，必须要在最短时间内，找回被盗切的原子弹石墨资料。军统的老于找到五特人员，请求帮忙，马云飞和何坚不愿帮忙，但大姐欧阳、高寒和李智博还是答应了老于，立刻动身赶往昆明。 同一时间，日特组织也得悉吉川成功窃取资料，并且得知吉川已经有了二心，准备偷偷将情报卖给德国人，所以日特准备找到吉川后，杀掉他，将情报抢回后送回本土。
欧阳剑平、高寒和李智博赶往昆明。
马云飞虽然嘴上没有答应老于，但还是担心高寒等人的安危。最终，马云飞和何坚做火车也赶往昆明帮助五特其他几人。
火车上，遇到美军滋事，马云飞英雄救美，结识了化装成女学生的女日特酒井，而酒井之所以要去昆明，就是作为最高领导，指挥昆明日特处理吉川情报的事件。 马云飞、何坚到达昆明后，和酒井分手，酒井立刻赶到日特昆明据点布置。
欧阳等人到达昆明后，立刻得知一家药店被袭，药品被劫走。从掌握的资料看，偷取原子弹情报的吉川猛夫受伤，而且从药店的作案手法分析，大家最终能把目标锁定为吉川。
欧阳剑平分析出，吉川一定是在从美军基地逃跑受伤后，要寻找消炎药瓶盘尼西林，这才袭击药店。而这个药店并没有盘尼西林，于是欧阳等人准备从药品下手寻找吉川的下落，也就是守株待兔，到昆明最大的药店临安堂，等候吉川猛夫的出现，因为吉川的伤势，他不可能不有所行动。
欧阳的分析果然不错，同一时间，吉川确实在各个药店寻找伤药。 昆明最大的临安堂药店，五特人员化妆成药店员工守株待兔，果然，化妆后的吉川赶到，被五特的人识破。正在大伙儿要抓捕吉川时，酒井带领日本特工赶到，也要抓捕吉川。双方一通枪战。 剧情吧诚聘原创剧情写手