1937年8月初，规模空前的淞沪会战即将在远东第一大都市上海爆发，中国最高统帅部决定“先发制敌”，一举歼灭长江上的所有日舰和日本海军陆战队，赢得战争的先机。在一艘开往上海的巨轮上，刚从中央大学放假归来的女学生蓝胭脂和冯曼娜正在玩一场间谍游戏。冯曼娜用简笔画下游客们的大致外形，而蓝胭脂扮成瞎子穿过甲板上密集的人群，纯粹通过声音判断他们的长相和身份，竟然完全正确了。一心想成为秘密特工的胭脂十分开心。但是一场真正的间谍抓捕行动其实正在船上发生。军统刑侦队队长宋勉带领手下徐涛老乔等人正在寻找日本特务，胭脂变装被宋勉发现，当成了可疑人物拷在了机轮舱里。日本特务龙二与纯子出现，宋勉立刻抓捕了龙二，纯子在被老乔抓捕之前将重要情报藏入了一枚胭脂盒中。胭脂利用自己手小的优势挣脱了手铐，她以为宋勉他们是敌方特务，想要和曼娜一起找船长报告。宋勉在船舱中审问龙二时不慎被龙二拿到偷藏的刀片逃脱，龙二掏出舱后正好遇见急急忙忙的胭脂，将她抓为人质。双方对峙中，机智的胭脂利用甲板上的一滩机油使龙二滑倒乘机逃脱。

胭脂在席间补妆时掏出了纯子的胭脂盒，觉察到胭脂粉的颜色有所不同后意识到里面有文章。一番研究她拿出了盒中的情报纸，在灯泡上加热后果然发现了上面的情报。激动的胭脂打电话向军统局汇报，冯子雄得知后严令胭脂挂断了电话，以情报可能有假为借口拖延了几分钟，但是消息已被宋勉得知，他依然即将赶来。冯子雄把真情报藏于一根手杖中准备让刘副官带走，自己要在短时间内伪造一份假情报交给军统方面。刘副官赶在宋勉到来之前带走了真情报带给了青木，而冯子雄也及时用仿宋体字伪造出了假情报，交给了宋勉。宋勉发现情报是关于封锁黄浦江，和之前龙二的观察目标不服，对情报的真假产生了怀疑。青木及时撤走了长江上的日本军舰商船，使得国民党的歼舰计划付诸东流。万志超因而开始怀疑交给他们情报的胭脂可能是日本间谍。

胭脂回到曼娜家寻找消失的自己的胭脂盒，柳妈透出一点自己曾经看到过胭脂盒时被冯太太厉声制止，引起了胭脂的怀疑。胭脂和曼娜先是闲聊会儿恋爱八卦，后来曼娜透露出冯子雄曾经告诉自己日本人马上会进行空袭行动。为了寻找情报，胭脂偷偷潜入冯宅书房，找到了冯太太没烧干净的写有情报字迹的小纸片，恰在此时冯太太又突然回到了书房里，胭脂赶忙藏在桌子下，没有被冯太太发现，还听到了冯太太打开了藏在壁炉里的一个保险箱的声音。胭脂回到军统局里汇报了情况。虽然现在冯子雄有嫌疑，但是万志超为了避免动摇军心先不抓他，想让胭脂再帮他们寻找情报，被胭脂严词拒绝。宋勉去找胭脂软磨硬泡让她帮帮军统的忙。胭脂和他开玩笑之际发现他的未婚妻是自己久未联系的同学林天沐，让宋勉带着去找她。他们在教堂找到了林天沐，和唱诗班的孤儿们一起度过了一段欢乐时光。胭脂和一个小女孩儿玩捉迷藏玩到街上，突遇日军空袭，到处被炸得残垣断壁，血肉横飞。宋勉及时赶到扑倒了她俩。受伤的胭脂住进了恩济医院，宋勉向胭脂抱歉，表示不再会把无辜的胭脂卷入战争了。

胭脂现在有了新的任务，她要把三个窃听器安置在冯宅里。而宋勉他们在冯宅外面以水果店为掩护建立了一个接应点，可以用摊前的旗子来传达信息。胭脂再次来到冯宅安装了窃听器，不想冯子雄早就在建材里做了反监听措施，万志超只能做人力监控，宋勉便胭脂用柠檬写密信来传达信息。回到冯宅时，正好邮差送了“影子”的信件过来。胭脂得知和曼娜和通信的竟然是军委会的参谋后非常好奇，但曼娜对此比较反感，不让她看信。胭脂借故把信封拿走了，但是邮票却被冯太太以集邮的名义剪了下来。胭脂检查了半天信封没发现什么名堂，倒是听到冯太太在书房里打电话，过去偷听时人影差点暴露了她。胭脂只能再去找曼娜探一探信里到底写了什么，曼娜觉得她很奇怪，还是没给她看。过了一会儿，冯子雄归来，他和冯太太在书房了显影了邮票背后的密信，得知了影子的消息是蒋介石即将搭乘英国大使馆车辆亲临上海督战，冯子雄立刻故技重施让刘副官用手杖把情报带给青木课长。胭脂听曼娜说刘副官总是拿着冯子雄的手杖出门产生了怀疑，在卫生间里用柠檬汁写起了密信。

万志超派重炮团的人去冯子雄的军需处领伪装网，其实是想让冯子雄猜疑重炮团会有战略任务。冯子雄之后果然和两名同伙老白、嘉纶秘密开会做出了这样的推断。而曼娜为了搞明白胭脂到底最近在干嘛，故意挽留胭脂，要和她商量组织演出队的事，胭脂因此一直留在冯宅。她借手被扎破去拿药的机会想去偷听冯子雄等人的谈话，然而曼娜却也悄悄跟在她的身后。胭脂在窗台下偷听餐厅里冯子雄等人的谈话时不慎碰倒了一只花盆，眼看就要被他们发现时，曼娜出现帮她躲过了这一劫。胭脂乘机从水管爬上二楼进回了曼娜的房间装成什么事情都没发生。夜晚冯氏夫妇找曼娜夜谈，胭脂还是大胆地前去偷听，听到了冯子雄在试图把曼娜往汉奸的方向上引。等曼娜离去后，冯氏夫妇商量着要让“影子”和曼娜面对面地接触一下。胭脂偷偷用柠檬水写密信，丢进垃圾里传达给了宋勉。宋勉从而得知胭脂可能会暴露，让她暂停一切行动。但是胭脂还是大胆偷听了冯氏夫妇的谈话，听到冯氏夫妇从“影子”的信中得知了雷霆计划的具体内容是用重炮轰击日军的“出云号”战舰。

参谋部的船被炸沉后，侥幸未死的军官包括影子在内逃回岸上也被一一射杀，只有周宇浩一人侥幸活了下来。和李杰会和后，周宇浩提出要冒充影子的身份打入冯子雄的谍报网，得到了批准。另一方面，徐涛等特工装成黄包车车夫等人从渡边一郎手中抢到了手杖，宋勉替换了手杖里的情报再还给了渡边一郎。冯子雄收到了实为宋勉替换上的假情报，安排手下的人晚上来家里开会。周宇浩别装成“影子”的笔迹和口吻写给曼娜一封信。胭脂和曼娜正在排练话剧时，“影子”的信送到了冯家。趁曼娜不在，胭脂偷看了信，发现“影子”邀请曼娜去仙乐斯舞厅跳舞。胭脂找机会和宋勉汇报了曼娜即将和“影子”约会的情报，但是听说曼娜也会被牵连进去，为了保护好姐妹，她决意替代曼娜去和“影子”碰头。回到冯宅后，她把卫生间地板用肥皂弄滑，曼娜因而跌倒扭伤了脚踝没法走路了，胭脂借买药之名赶往仙乐斯舞厅。没想到曼娜在家中发现自己被胭脂算计了，愤怒地叫了黄包车也赶往了舞厅。胭脂成功地装成了曼娜和伪装成“影子”的周宇浩接上了头，跳起了舞。

胭脂想把“影子”拖住，不顾过敏体质喝了酒，身体不适。不料周宇浩已经觉察到情况不对，眼前的女孩身份也有问题，借着胭脂头晕的机会把她骗进了舞厅的房间。胭脂想要出手反被周宇浩压制住逼问身份。曼娜靠着撒钱制造混乱总算是摆脱了保安的纠缠，也赶到了房间责问胭脂。胭脂正向她解释“影子”是间谍，宋勉带人及时赶到，与周宇浩在舞厅发生枪战，周宇浩成功逃离了。由于事情已经闹大，宋勉就带着曼娜回家去抓她的父母，冯太太和前来赴约的汉奸们都被抓住了，但在冯子雄回来的时候，冯太太却以死示警，并在死前告诉曼娜走到哪都要带上集邮册。冯子雄和刘副官想要拼个鱼死网破，最终都死于非命。而曼娜被宋勉带走的一刻，恨极了胭脂！胭脂并没有料到自己的侦查行为引发了了一场家庭悲剧，难以接受这个事实……随着冯子雄意外死去，他掌握的秘密谍报网就成为日本特高课和军统需要解决的当务之急。宋勉找到了“影子”周汉光的尸体，但是周宇浩和周汉光究竟谁才是“影子”却只有抓住周宇浩才能确认。

随着冯子雄意外死去，他掌握的秘密谍报网就成为日本特高课和军统需要解决的当务之急。而和曼娜一起被抓的老白和冯嘉伦受遍大刑也对此毫不知情。南京方面很重视此案，欲把曼娜押走，但是万志超认为他们问不出什么信息只可能把曼娜逼死，因此怎样短时间内从曼娜嘴里获得信息变得尤为重要，而突破口只有胭脂。宋勉代表军统方面正是接纳了胭脂成为军统的一员，并寄希望于胭脂通过姐妹情来软化曼娜，问出关于她父亲的更多情报。情况紧急，胭脂只剩最后一天时间了。青木武重方面苦于失去了冯子雄的情报网，而周宇浩却正好可以利用冯子雄被抓一事坐实自己的，以“影子”的身份联络青木武重提出合作越狱。在狱中，这次胭脂告诉曼娜自己专门留下了曼娜父母的骨灰，使得曼娜态度有些软化。但在两人僵持之际，日军的炮弹打了过来。周宇浩和日本特高课在军统监狱附近上演了一场重武器加瞒天过海的抢人行动，虽然行动被胭脂意外识破，但是周宇浩还是按照计划抢走了曼娜。曼娜平安了，周宇浩却被一名军官打中了胸口，生命垂危。

曼娜透露出父母可能把谍报网的信息藏在冯家的集邮册里，因此青木派遣渡边等人陪同周宇浩和曼娜前去取回集邮册。以邮政车为掩护，周宇浩等人躲开了军统的严密监视，进入冯宅旁边的别墅后从下水道了潜入冯宅。周宇浩、曼娜、渡边等人潜入冯宅后暗杀了驻扎的军统人员，不仅找到了集邮册，而且曼娜回忆起了壁炉旁有一处机关，里面隐藏着一个保险箱，她成功地找到了保险箱并取出了其中的一些美元和珠宝。在离开之前，残暴的渡边一郎却给壁挂炉上了炸弹。周宇浩在旁边偷偷按上一个手指印防止军统的人被炸死。胭脂和宋勉来到冯宅外时，警戒的胭脂发现了邮政车的司机举止不正常，认为冯宅里肯定有情况，但是带队去抓周宇浩还是晚了一步，被他们开车逃入一间仓库后换车逃走了，但本就受伤的周宇浩伤口崩裂情况危急。胭脂回到冯宅也找到了那个保险箱，宋勉欲开箱时胭脂注意到了周宇浩留下的手指印而推开了宋勉，两人幸免遇难，但是柳妈被波及到身亡了。

周宇浩虽然成功拿到了集邮册，却发现一张“影子”想要发展自己成为下线的邮票也在其中，而这张邮票如果暴露也会对自己身份产生质疑：谁会将自己信息传递出去呢！周宇浩紧急之中设计用放大镜聚焦阳光烧了邮票中自己的名字，但也因此青木开始怀疑周宇浩。气急败坏的宋勉利用曼娜孝心拿柳妈尸体做文章，曼娜伤心不已，欲离开日方去取家人骨灰。周宇浩也不愿意这个女孩被青木他们利用，暗示了曼娜逃离医院的办法。曼娜和周宇浩告别后，成功溜出日军医院。由于曾经和胭脂约定在法国公园演出文明戏，曼娜偷偷来到了公园，果然和胭脂及朋友们碰见。胭脂带着曼娜来到教堂去拿自己事先藏好的曼娜父母的骨灰，但胭脂突然拿出手铐铐住了曼娜，而宋勉等人也出现欲抓捕曼娜。意外的是，青木发现曼娜逃走之后，带领手下渡边和周宇浩等人也找到了教堂，和军统方面展开激战。曼娜父母的骨灰盒被打碎，曼娜因而把这一些都算在胭脂头上，恨透了她！胭脂有所愧疚，打断了手铐的锁链放曼娜跟着周宇浩走走。

曼娜一路逃到了恩济医院，在差点被人发现的时候，林天沐及时出现帮她掩护，还帮她做了伤口处理。曼娜对她非常感激，但表示不会放下对胭脂的仇恨。之后曼娜误入日军国军在前线对峙的驻地差点被双方打死，还是周宇浩将她再度救下。在万志超面前，宋勉掩饰了胭脂放曼娜走一事。宋勉因没抓住曼娜的事情向站长万志超请罪，但上海即将沦陷，万志超没时间惩罚他，派他执行新的任务：培训像胭脂一样的新手特工。胭脂庄重地参与了特训班课程。曼娜几次拒绝成为汉奸，但是青木把冯子雄夫妻安葬好之后曼娜决定要向胭脂复仇了，也回归了特高课开始了更加残酷的特工训练。青木甚至逼她去杀害无辜的人。周宇浩也同时对曼娜进行贴身辅导，在接头教授她自己做特工的各种经验。

经过一段时间的理论学习后，胭脂等人开始也要执行实战训练了，宋勉先是让身无分文的学生们用欺骗的手段在指定的时间内赶到接头地点，胭脂高效地完成了任务。青木再派遣已经学有所成的曼娜去收编冯子雄谍战网中尚未启动的人员陈翔等人。胭脂他们要以多人为一组到达一座被伪军占领的小镇上，跟踪一名指定的目标并且偷取他手中的皮箱。胭脂小队在他的带领下成功完成了任务，撤退时却遭到了真正的伪军的盘查。机智的胭脂把皮箱说成是炸弹，制造了混乱帮助小队成功逃脱。胭脂小队的三人刚刚逃离伪军，却被几个大汉抓走了。大汉殴打他们并逼他们说出情报，小队中的沈兰兰一时害怕而屈服，没想到宋勉突然出现，原来这是一场对胭脂他们忠诚度的考核，现在三人都被判为不合格，取消了学员资格！

曼娜顺利毕业后开始正式接替冯子雄工作，成为秘密情报网负责人，开始联络冯子雄昔日手下，而重头任务就是江湖大佬八爷。曼娜扮演成卖烟女和八爷接头，虽然曼娜优秀，但却在最后一刻反被八爷识破。幸好周宇浩出手帮忙，八爷被制服，周宇浩也因此打消了青木的猜忌。胭脂替他们小队的人据理力争，触动了宋勉，因此重新归队。这次他们要执行真正的任务了，胭脂接受的毕业团队任务是从法国间谍史密斯手中夺取一套先进的密码系统，胭脂浓妆艳抹成功和史密斯套上近乎，潜入他家后想出了防火的奇招逼迫史密斯主动暴露了密码本所在之处，在同学们和宋勉的协助下完成了任务。淞沪会战进入了第三个月，国军已经开始全面溃败。胭脂的特训因此提前结束了，宋勉把和林天沐的婚礼放在毕业典礼上，而已经成为真正的军统特工的胭脂在告别了父母后在典礼上带头唱响《毕业歌》。在这炮火纷飞的婚礼中，每个人都将国耻铭记于心。不久后，上海正式沦陷。

不久后，上海正式沦陷。冯家宅院被改成了日军特战总部，冯曼娜也被青木指派为特战总部的女指挥官，周宇浩为其助手。一上任，曼娜就立刻带领着冯子雄的部下对军统的电台和联络站进行大幅度围剿，而其中的陈嘉纶等人则偷偷利用这样的机会中饱私囊，弄得民不聊生。周宇浩则被任命为特高课派驻特战总部的督察员。另一边，组织安排周宇浩代号为“钨丝”，主要负责寻找日军的生化武器研制机构“杉机关”。曼娜对周宇浩的爱意也愈发浓厚，但都被周宇浩有意避开。市区的军统联络站已经被大批地破坏，冯曼娜估计军统方面很快会把新的密码和电台送进市里，加强了对上海周边地区的警备。宋勉的确迫切需要重建联系站，需要把之前从史密斯手中抢到的密码运进城去。但如何在严防死守中运送密码成为难题。胭脂想起读书时学到的生活常识，意外地利用鸡蛋运送密码，并得到宋勉夸奖。

胭脂和新学员刘晓以卖鸡蛋做掩护运送联络密码进城，但因胭脂美貌却被伪军司务长调戏。匆忙中宋勉掩护，胭脂和刘晓通过泥泞沼泽跑向码头。成功混进船舱后，天性爱干净的胭脂将自己收拾妥当后若无其事接受紧追其后的曼娜手下朱成检查，而刘晓却因为鞋上的泥巴而被抓捕，无路可逃中刘晓奋力跳江被朱成当场打死。在血的教训后，胭脂到达上海东兴旅店后谨慎起来，一边抄密码一边将记录过的鸡蛋吃了，毁灭证据。李杰也给周宇浩布置了新的任务，寻找一部电台，用于恢复和根据地的联系。周宇浩看到特战总部仓库中储存有从军统方收缴的损坏电台，开始秘密修理。曼娜得知了相关的情报，加强了对上海出入口的戒备，并且亲自赶赴现场检查。胭脂另一个同学章国盛同样带了一篮写着密码的熟鸡蛋运送到上海，却无意中被曼娜发现是熟鸡蛋，引起怀疑而被抓走。曼娜发现了鸡蛋上的密码，通过对密码的破译，得知胭脂也已经来到了上海并带着另一半密码本。曼娜目睹了章国盛受到的严酷电刑后噩梦缠身。

曼娜想到父母惨死对胭脂恨极，从不适应血腥开始变得疯狂，周宇浩想劝她远离这一切并未得到曼娜接受。章国盛在轮番的毒刑之下招出胭脂在东兴旅店，曼娜立刻派人前往追捕。此时，刚拿到电台的胭脂由于建筑工地弄了一身灰，去旁边的莎莎美发馆理发。胭脂刚刚坐下洗头发，曼娜就带着人马呼啸着闯进东兴旅店。曼娜在旅馆没有找到胭脂，发现莎莎美发馆，认为胭脂可能藏在里面而走了进去。曼娜走进美发店，只是在胭脂的座位看到一位白发苍苍的阿婆在洗头而没有怀疑。原来是爱国的美发店老师傅帮胭脂戴了假发伪装。之后胭脂成功逃离追捕。曼娜留守八爷看守东兴旅店，自己要马上回去破译鸡蛋上的密码。带着电台的胭脂无意中走到特高课门口，虽然险些的和曼娜迎面擦肩而过，但是胭脂还是鬼心眼地住在了特高课旁边的旅店，和曼娜玩起了“灯下黑”。晚上胭脂给宋勉发起了联络信号，询问后续密码什么时候能送到，宋勉应允亲自送密码。此时特高课监听到胭脂所发信号，却不能通过测向车检查到方位。气恼的曼娜决定务必连夜破译密码，周宇浩却通过分析确定胭脂一定是在特高课附近。

气恼的曼娜决定务必连夜破译密码，周宇浩却通过分析确定胭脂一定是在特高课附近，偷偷溜出特战总部，果真找到了胭脂，却发现有特战总部的便衣特工在跟踪自己。周宇浩并不想胭脂遭难，先是摆脱了特工，然后在胭脂险些被曼娜发现的时候将胭脂挟持进了一间酒吧。周宇浩给胭脂机会让她用迷幻剂把自己迷倒，希望她之后能离开这一带。但是心存侥幸的胭脂并没有撤离，而是依旧和宋勉联系。周宇浩回到特战总部后，就自己被便衣特工跟踪一事向青木发难，青木只能把渡边一郎拉出来做替罪羊。胭脂和潜入上海的宋勉取得了联系，由于她行事过于大胆而被宋勉批评一顿。曼娜破译密码取得进展，即将得知胭脂的住址，趁特战总部尚未行动，周宇浩赶紧用修理好的旧电台提醒胭脂会有危险，总算成功，但电台损坏得更严重了已经难以再使用。胭脂受到了匿名警告后赶在曼娜到来前及时撤离了据点。来到大世界戏院前的胭脂接头也不顺利，说好拿着报纸却几乎人人拿着报纸，而头戴鸭舌帽竟然有小贩不断卖鸭舌帽，胭脂只得硬着头皮挨个人问接头的话，却被人当做神经病。

来到军统新的秘密基地后，胭脂又被万志超批评教育了一番，暂时待命没有任务。在特战总部，周宇浩和曼娜也因为没有能够截获电台收到青木的批评，然而之后青木把曼娜交出去单独夸奖了她还授予了奖章，并且表达了对周宇浩身份的怀疑。万志超打算搓一搓胭脂的傲气，于是暂时没任务的胭脂被宋勉秘密带到了日租界，找到一名日本友人幸子阿姨。宋勉让胭脂以自己的原配妻子的身份住在幸子阿姨家，好好学习刺绣修身养性。周宇浩则秘密取出了藏在大世界的电台，并且租下了之前胭脂住过的房间作为发报站。李杰对此大加赞叹，马上让周宇浩给根据地发报。大岛将军来到上海和青木武重秘密商谈展开金融战一事，命令他挑选一家中国银行与日方合作发行假钞。青木武重正好把这一任务交给了曼娜，让曼娜逼迫蓝长明的金信银行来合作，顺势逼出消失的胭脂。胭脂百无聊赖了几天后万志超突然来访，送给胭脂一把枪并交给了胭脂一个意想不到的任务：跟踪宋勉。

在野外，宋勉向胭脂解释小林是自己的线人，但是胭脂在背对宋勉时发现宋勉在向自己举枪，不得不向宋勉射击。然而宋勉倒下后又站了起来，万志超也突然出现，原来枪是假的，这一切都是对胭脂的一场考验，为的是教会胭脂间谍的世界是多么凶险，任何人都是信不过的。万志超告诉了宋勉虽然上次他们送密码的任务没能完成，但自己早就秘密安排了另一队人马把密码送进了法租界。对此宋勉非常愤怒但未发作。曼娜对金信银行的行动开始了。曼娜先是安排手下往银行里扔进炸弹，来金信银行取钱的人被炸伤，之后她更是散布谣言令民众以为蓝长明要逃避仇家卷钱离开上海。很快，金信银行的现金都被提光了，民众更是一副拿不到现金就拆了金信银行的架势。曼娜又给贪婪的手下陈嘉伦设了一个局，提前把一大批假钞藏在了他正准备去搜刮的一家当铺里。陈嘉纶如约而至，意外找到假钞之后藏入仓库后，曼娜等人突然出现并且派陈嘉纶把假钞设法送进金信银行的金库里。陈嘉纶只得截下了中央银行支援金信银行的运钞车，以检查的名义把其中的真钞统统换成了假钞。

周宇浩想单枪匹马把蓝长明救出来。他向李杰申请了狙击枪和硝化甘油，让李杰在医院里的内线把硝化甘油混入肥皂藏在卫生间里，自己把这一情报刻在子弹上，用狙击枪打入蓝长明的房间，被成功接收。万志超在明面上，他对胭脂下达的任务是潜入恩济医院，告诉蓝长明曹经理放在金信银行的古董实质是银行的印钞机和印版，并设法将印钞机和印版取回。不知内情的宋勉感到此次任务过于危险，略有不满。蓝长明借口擦身进入浴室。同一时刻，胭脂化装成车祸重伤的女子也顺利混进医院，得到了林天沐的帮助后，又在曼娜赶来前化装成医生，却不想被张翔识破，只得举枪对峙。蓝长明在浴室中找到了肥皂炸弹，成功地用炸弹炸穿了墙壁，爆炸发生时胭脂趁机杀死了张翔。所有守卫先去追击蓝长明，周宇浩也混在其中装成要抓蓝长明的样子。眼看蓝长明要被抓住，远处的宋勉用狙击枪击毙了不少曼娜手下。但蓝长明还是被曼娜抓住。曼娜判断医院里还有敌人，带人冲了进去。胭脂装成病人躺在一部担架车上想逃出医院，因身上的香水味被曼娜识破，然而曼娜错认为胭脂是推车的护士而被胭脂逃走。

脂就被押入特战总部，受到了曼娜报复性的残酷折磨。青木被周宇浩说服，阻止了曼娜并狠狠批评她公私不分。曼娜仍然不甘心，在胭脂被投入大牢后，派她们以前的同学凯莉在精神上去刺激胭脂，但好强的胭脂并未屈服。曼娜找到周宇浩寻求安慰，周宇浩稍微配合了一下，之后曼娜借走了他的相机帮助施行她精神折磨胭脂的下一步计划。虚弱的胭脂被曼娜再度提审，胭脂不肯泄露情报，曼娜就把胭脂的眼睛蒙起来后，骗她说要放狼狗把她的血肉一点点都吃掉，然后她戴上一副兽爪手套，装成狼狗的样子撕破胭脂的衣服，胭脂被吓得大叫，老王在一旁就把她惊恐的表情统统拍了下来，之后胭脂被送入一间极小的、贴满了她惊恐表情的密室里作为一种精神折磨，嘲弄着她的怯懦，而且这间密室中永远有光亮，不可能睡得着觉。林天沐请求曼娜让她探望胭脂被她允许了，她发现胭脂已经十二个小时不能睡觉了几近崩溃。痛苦的林天沐在归途上与宋勉再度相见，一番温存后宋勉请她帮忙把一张纸条传递给仍在医院里养伤的蓝长明手上，蓝长明读过后同意与宋勉合作，只为支持胭脂。

电报还是被曼娜截取到了，并且思考着内奸的可能性。之后曼娜单独找周宇浩吃饭表示了对他的怀疑反被周宇浩引导向了错误的方向。万志超命令宋勉把曹经理手上的印钞机和印版从水路送出上海。曼娜提前派人联络了水警加强戒备，曹经理的船被发现，宋勉晚了一步，眼睁睁看着曹经理沉船溺亡，而特高课的部队潜水打捞出了印钞机和印版。立了大功的曼娜被青木带到了鬼子的“杉机关”，这个伪装成研究所的地方竟然拿活人做实验，曼娜虽然害怕大岛的残忍疯狂但只能压下内心恐惧。印制假钞竟也是大岛带领人做出来的，虽然曼娜只拿到了一半印钞机和印版，却足以令大岛做出更逼真的纸币，而蓝长明的金信银行则是假币最好的发行地。另一方面，由于上次发报被截获，周宇浩自己也处于危险之中，他找李杰商议让他们发一封假情报并且栽赃给本来就和黑帮有染的陈嘉纶。在李杰手下阿春的配合下，周宇浩带队找到了这部电台并且给自己立了一功，也顺利嫁祸给了陈嘉纶。借此机会，他向青木提出把胭脂从密室里放出来，让她执行偷取俄国人情报和收集美钞的任务。

周宇浩说服了胭脂替日本人去执行一些不影响国人利益的任务，并且给她打了号称24小时后没有解药就至死的药，防止她逃脱。第一桩任务就是从俄国人租借内的宅子里偷出秘密胶卷。周宇浩给了胭脂钱、证件等物后就放她走了。深夜，胭脂成功地进入了俄国人家里，找到了保险箱，不料打开保险箱的时候警报居然意外响起。巡捕很快就赶到了，敲门了解情况。胭脂巧妙地伪装成俄国人情妇的妹妹，说自己不小心触发了警报器，带着巡捕在房子里逛了一圈，关掉了警报，成功蒙混过关。俄国人回来之后发现胶卷被偷，勃然大怒，通知了领事馆封锁了整个租界。所有人离开租界时全身都会被搜查个遍。胭脂为了逃出租界装醉接受检查，乘机把胶卷偷偷塞入一位怜香惜玉的军官的口袋中，顺利地被送出了租界。此时早晨，她又带着早饭前来慰问这位军官，借着给他留电话号码得机会把胶卷拿了回来。胭脂将胶卷上交之后，青木武重对她的能力大加赞赏。让她见了蓝长明。蓝长明从家中带来了蓝太太做的蛋糕，却被曼娜手下抓得稀烂，但是胭脂还是吃得很开心。

青木单独和曼娜吃饭安慰她，骗她大岛博士是在那里救助病人，然后给曼娜交待了新的任务：把新印出来的假钞设法弄得更真一点。曼娜请来做旧裱画的师傅帮忙把假钞做旧后当真钞运进了银行金库。为了博得青木更多的器重，周宇浩主动向青木武重主动请缨，带领胭脂去夺取100万美元！他看中了两位世界象棋大师即将在租界举行的象棋大赛，派对象棋一窍不通的胭脂同时向两位大师宣战，各赌上一万美元，大师们根本看不起胭脂这个不知从哪儿冒出来的女孩儿，欣然应战。胭脂学习了基本的象棋规则后，周宇浩便带她出战。棋局在万国赌场里展开，胭脂对大师们的赔率极高，而大多数人都把钱堵在了大师身上，以为这是稳赚不赔的买卖。宋勉想借机把胭脂救出来，但是被万志超阻止了，因为赌场里早就渗透了大批特战总部的人。周宇浩把胭脂送上台去后悠闲地跑去赌博了。随着比赛的进行，两位大师渐渐发现自己居然快要下不过这个小姑娘了，都认为她是对方深藏不露的徒弟，设了套来欺诈自己的。结果两边的棋局都以平局告终，而周宇浩依靠把赌注都压在胭脂身上赢回了300多万美元。

在支开了周宇浩之后，曼娜派人将胭脂带到了杉机关注射药水，胭脂无奈地将军统两处联络站的地址透漏了出去。曼娜带上胭脂亲自组织抓捕，誓让胭脂亲眼看到自己背叛的后果。曼娜进攻华德路的联络站，突击不成改用火攻，把老乔等特工逼了出来。老乔目睹胭脂的判行后想自杀却未果，身受重伤被抓走，而胭脂曾经的同学沈兰兰躲在衣橱中幸免于难。周宇浩得知曼娜越权行动后与曼娜吵了一架。老乔被抓回来之后一边接受着治疗一边被渡边一郎残酷折磨，他怀着顽强的意志撕开伤口流血自杀了，曼娜把胭脂带到老乔的尸体面前刺激她想摧垮她，但依然没有成功。沈兰兰逃回联络站向上级汇报了胭脂叛变的消息，虽然宋勉仍然坚持认为胭脂不会叛变，但万志超下令由他组织锄奸队暗杀胭脂。周宇浩向青木反映曼娜的行动，不料这次青木表示曼娜的行动是受到杉机关支持的，自己也无法干预，反把周宇浩派去调查特战总部内部的贪污行为去了。

老乔被抓回来之后一边接受着治疗一边被渡边一郎残酷折磨，他怀着顽强的意志撕开伤口流血自杀了，曼娜把胭脂带到老乔的尸体面前刺激她想摧垮她，但依然没有成功。蓝长明知道女儿都是被迫无奈，找到宋勉想把女儿救出来，宋勉有点犹豫，他的手下徐涛沈兰兰等人都坚决反对，还表达了欲把胭脂碎尸万段的决心，宋勉也已经控制不住了。胭脂觉得自己成了叛徒，绝食等死，周宇浩借着送饭的机会劝她活下去替队友们报仇。在正面战场上，新四军成为了抗击日军的主要力量。青木武重将特战总部的任务重心转移到了对付共产党上，命令曼娜唤醒冯子雄之前在共产党中安插的间谍“雁”。曼娜一直试图联系“雁”而未果。青木带着曼娜去给她的父母扫墓，却在墓碑前发现了“雁”留下的密信。曼娜成功与真名为张奇的“雁”相见后，向他传递了破坏共产党收编水匪任务。张奇利用假钞完成了任务还导致多名共产党员身亡。对此李杰要求周宇浩立刻查出内鬼到底是谁。蓝长明难忍自己的女儿被用来威胁自己，要求青木课长释放她。青木居然直爽地答应了，然而他的真正目的是引诱胭脂去和军统方面接头。

沈兰兰中弹被抓，曼娜想利用这次刺杀借刀杀人，弄死胭脂，但胭脂机智识破，当她带着父亲逃回家时恰好遇到了宋勉，面对宋勉的对她是否的叛变的质问，胭脂遵守了和万志超的约定，谎称自己背叛了，宋勉痛心之下开枪，子弹擦过胭脂太阳穴，胭脂陷入昏迷但并无生命危险。曼娜回到特战总部后，遭到青木对她的严厉批评，马上要回新京述职的青木不允许曼娜对胭脂下手，并且命令周宇浩负责胭脂的安全。回到军统基地后，宋勉告诉万志超自己险些杀掉胭脂一事，被万志超臭骂一顿，万志超告诉他们胭脂的作用比他们所有都重要，让宋勉找林天沐确认胭脂的生死。共产党的联络点昌泰贸易商行被曼娜手下的黑皮八爷盯上了，老王得知之后秘密联络陈嘉纶，告诉他商行的牟老板可能和共产党有关。于是老王和陈嘉纶的手下在黑皮他们眼皮子底下偷偷潜入商行抓住了牟老板，等待前来接头的共产党——周宇浩的上司李杰。李杰的到来引起了双方的注意，老王将他拖入商行，守候在一旁的曼娜发觉不对劲立即火拼，陈嘉伦和曼娜人手互有伤亡，也导致李杰被抓，牟老板被杀。

危机越来越大。特高课全副武装将所有人集中在院子里，受不住刑的阿春被带来当中指认地下党，周宇浩随时做好了牺牲的准备。阿春在阳台上即将指认周宇浩，此时同样被押着的李杰却用尽平生力气撞向阿春准备同归于尽。阿春死了，李杰成为植物人。周宇浩的危机解决了，但却悲痛无比。在周宇浩的努力呼唤下胭脂苏醒了过来，让周宇浩带着自己大快朵颐，并且同意了假投降特战总部。在得知胭脂已经恢复健康并成功潜伏后之后，万志超把取印版的任务派给胭脂，并且逼着宋勉继续利用林天沐作为信息渠道。虽然特战总部的共党卧底没被指正出来，但是李杰的举动也证明了他的存在。嘉伦和曼娜的斗争将共党卧底的矛头指向了陈嘉伦，但曼娜的独断专行也引起了青木的不满。于是青木命令曼娜让张奇从根据地内部调查他的身份。而为了分散曼娜的权力，也为了给这个共产党奸细一个放松警惕的环境，将曼娜、陈嘉伦、周宇浩都升了一样的官职，形成三足鼎立，而胭脂则成为周宇浩下属。曼娜并不相信胭脂会诚心投靠他们，派手下在她家中布置了大量窃听器，还派人随时跟踪她的行程。

胭脂指责了宋勉把林天沐拖下水的行为，宋勉下达了寻找印版的任务。回到家后，胭脂和父亲避开了窃听器商讨此事，由于在金信银行里曼娜的手下也和蓝长明有同样的金库钥匙做监督，计划难以实施。胭脂忽然想到用“变魔术”的方式运送金信银行中的印版并着手实施，她派小红化妆成自己掩盖自己夜晚离开家中的真相，在蓝长明的帮助下，通过躲在装现金的箱子中的方法半夜进入了金库中。然而曼娜通过在杉机关里，利用大岛博士的药水也从沈兰兰口中得知了军统方面运送印版的“河豚计划”。此时在父亲的配合下，胭脂成功地把印版藏在钱箱里运出了金库，自已也藏在空箱子里全身而退。不料，小红的伪装无意间被蓝太太撞破，监视胭脂的黑皮阿生发现后立刻通知了曼娜。曼娜想到这一切可能与“河豚计划”有关，立刻让朱成在银行寻找胭脂，朱成瞥到了胭脂的一个背影但未能抓到她，得知胭脂空手离开后，曼娜判断出印版可能还藏在银行里。

为了抓她个现行，便组织了一场声势浩大的特战总部联合行动，带上了刚来上班的胭脂和周宇浩前往金信银行。蓝长明正准备把装有印版的钱箱运走之际被曼娜拦下，一箱一箱地检查，如此印版必然暴露！胭脂尽量保持镇定却一脸绝望。只是打开现金箱子的人是放荡不羁的周宇浩，周宇浩看到印版却假意不知，并提起陈嘉伦令曼娜怒火转移，使得曼娜没有怀疑周宇浩会当众说假话。之后不甘心的曼娜又去查金库，自然一无所获。在回来的路上，周宇浩得知了胭脂的任务，然而胭脂现在被盯得很紧，送往金信银行的钱箱又受到了曼娜手下的跟踪，印版依然很难传递到宋勉他们手中，于是周宇浩主动提出替她执行这个任务。周宇浩偷偷赶到接头地点，发现负责接头的人居然是林天沐，而曼娜的手下黑皮等人都已经盯上了她。林天沐得到了印版，眼看其他特工就要行动，周宇浩殊死一搏与他们在长台阶上展开大战，同时拯救了林天沐和一个婴儿。最后宋勉及时赶到与周宇浩合作歼敌，取走了印版，但是被周宇浩呵斥了一番。

曼娜其实有些猜到了林天沐对宋勉行动的参与，但是出于姐妹情谊并没有抓捕她。印版没找到，楼梯大战也没有留下任何线索，而且胭脂在监听下故意骂小红，把小红伪装她一事圆了回去。万志超则对胭脂下达了找到剩余的两套印版的任务。周宇浩去医院探望李杰时，与共产党派来的新的联络员蒋书忆医生接上了头。曼娜完全没抓到胭脂的把柄，只能命令手下研究之前留下的录音带，终于发现其中有段公交车的声音不符合时间，可以证明录音带是伪造的，报告了青木请她下令抓胭脂。不料青木禁止曼娜捅出此事，暴露特战总部的愚蠢，并且让曼娜找大岛博士解决。为了引诱军统出手，曼娜问大岛博士取回了另两块印版并以生命担保印版不会遗失。然而陈嘉纶拍摄到了两人密探的情景以为他们在约会，告诉了周宇浩。周宇浩希望共产党能够帮助军统方面运出印版。曼娜故意向特战总部全体人员高调展示了两块真印版，要求大家认清印版以便完成追查之前的两块印版的任务，要将全城所有银行的金库都检查一遍。但这其实是她下的饵，她把印版藏入保险箱后安装了警报装置，就等胭脂上钩。

晚上，搜查银行的联合行动正式开始。曼娜之前训练了她的同学凯莉，现在也把她招入了特战总部的搜查队伍，凯莉和八爷在申通银行找到了陈嘉纶藏在里面的烟土，把银行的米老板抓了回来。米老板不肯把陈嘉纶参与烟土走私的事抖出来，受到了电刑。电刑到一半特战总部突然发生短暂停电。原来电路被周宇浩做了手脚，他借机爬入了通往曼娜办公室的壁炉烟囱口，而胭脂也从卫生间成功潜入了办公室，两人相遇，非常惊讶。陈嘉纶回来后得知米老板被抓，怕他供出自己，就派人去审讯室观察。当他自己回到办公室时被躲藏的凯莉看到了。胭脂打开保险箱却触发了警报，所有特工都前往办公室抓捕。周宇浩马上拍下了“雁”的信件，胭脂拿走了印版后放了一把火，两人从壁炉里及时撤离，印版和微型相机太大难带走，周宇浩设法把它们挂在了烟囱里，和胭脂逃进了仓库。曼娜的人马步步紧逼，两人处于绝境之时周宇浩竟然吻上了胭脂……

曼娜决定对陈嘉纶上刑，青木批准了。陈嘉纶在曼娜的心理威吓下交待了杀害米老板一事，但是印版还是下落不明。曼娜必须在十天内把印版找回来还给大岛，不然后果严重。周宇浩为了进一步抹黑陈嘉纶，在他的部下老王家中暗中布置了一套暗杀青木武重的机关。当老王、青木武重、周宇浩和渡边一郎受邀在老王家中赌博时，众人发现了机关。愤怒的青木武重杀死了老王，更加怀疑陈嘉纶的身份。在狱中，曼娜等人也用屈打成招的方法拿到了陈嘉纶的认罪书。奄奄一息的陈嘉纶在狱中收到了老王送来的手铐钥匙和纸条。陈嘉纶杀死狱卒逃出了监狱，得到了一名陌生特工的帮助进入了下水管道，来到街道上后还得到了“军统锄奸队”的掩护。但这其实是渡边一郎和曼娜等人演的一出戏，用来做实陈嘉纶军统的身份。曼娜最后一枪打死了陈嘉纶。在青木面前，她把陈嘉纶的叛徒的整一套逻辑都说得很完善。趁着陈嘉纶这波混乱，胭脂偷偷爬上屋顶，把印版从烟囱里取了出来。

陈嘉纶的尸体要被送往火葬场火化。胭脂把印版和微型相机偷藏在运尸车车底后，若无其事地准备回家，但是青木已经下令特战总部暂时严禁任何人员出入，她和周宇浩都无法出去，也就无法找人来取运尸车车底的印版。军统方面，局座下达了取回印版的最后通牒，并且命令他们刺杀青木，于是万志超实施了一个最为沉重的计划。他故意被日本宪兵抓到警察局，并且要求只对胭脂开口。和胭脂单独见面后，万志超告诉了她详细的任务计划以及联络人的信息，并且透露了军统两处联络点的任务让胭脂拿去邀功。胭脂向联络人传达了运尸车的车牌号码，宋勉就此成功取回了印版。万志超对青木武重谈条件，骗他说晚上在万国饭店要和重庆方面的联络人接头，届时包括印版和其他重要情报青木都能得到。自以为胜券在握的青木听从了万志超的安排，然而到了接头时间，宋勉按照计划忍痛一枪狙死了万志超。逃离饭店现场后宋勉自知命运难以避免，和爱妻林天沐吃了最后一顿饭后，请小林帮助自己把他们送出了城外。

宋勉和林天沐诀别后回上海去完成最后的任务。小林自知回去难以交代，交待了后事由宋勉枪毙。由于在万志超事件中胭脂收获了大量情报，她得到了青木武重的器重。胭脂看到报纸上隐藏的要在闸北站转移印版的情报后立刻告知了青木，青木便在闸北所有的车站、水路进出口都设下重防。周宇浩和渡边一郎被派往河道码头守备，青木自己负责火车站。在码头，大量伪装成渔民的军统特工现身，由宋勉领头和同样埋伏的特高课特工们展开了一场激战。留守在特战总部的胭脂收到了报纸上传达的“B计划”指示后立刻要求见青木武重。由于不知青木武重到底在哪儿，她便先赶往码头。在码头上，经过一番大战，包括渡边一郎在内的特高科特工都被击毙。此时胭脂感到，却目睹了宋勉欲向周宇浩开枪，周宇浩不得不向宋勉开枪的情景。奄奄一息的宋勉解释说他既不能辜负组织也不能背叛道义，只能用这种办法给自己一个交待，在临终前，他还给胭脂一个胭脂盒，这是他以前没收了胭脂的而没还给她的东西……调整完情绪的胭脂盒军统特工吕大康来到了火车站。青木正在带队寻找军统的人。

在搜寻印版的同时，大岛安排曼娜去执行新的任务，用暴力推进上海的银行发行日方的新货币——中储券。大岛博士找来了东北的仙道枫来管理特战总部。周宇浩则向蒋书忆提出要正式发展胭脂加入共产党。秦戈也正式接任了上海站站长的职务，他的下一步计划是在毗邻金信银行的一家绸布店地下室里，打通金库墙壁，把印钞机抢过来。为此需要林天沐去找蓝长明联络。和秦戈在教堂里密谈时，蓝长明告诉他们得有切割机才能切开金库墙壁的钢板，并且希望军统方面别再找他，秦戈并未同意。胭脂如今已经找不到继续战斗的动力。周宇浩便让她去一家厚德书店找顾老板。在路上，林天沐出现将胭脂引到秦戈处。秦戈奖励了胭脂勋章与一大笔奖金，胭脂却不屑地将钞票洒了一地，反驳秦戈一番宣布退出军统后离去。秦戈打算还是从胭脂的家人入手控制住她。与此同时，在新四军江南纵队的司令部里，周宇浩送来的胶卷已经被冲洗出来，一场针对“雁”的锄奸计划正在悄悄展开。司令员许强利用刻钢板查字迹的机会锁定了副参谋长张奇很有可能就是“雁”，但暂时不对他动手，要抓证据。

气氛的胭脂打算把这厢钱还给秦戈，出门却碰到了监视她的阿生等人，眼见躲不过，胭脂干脆请他们喝酒。胭脂把他们全都灌醉之后，她拎着这厢钱漫无目的地在街上走着，感慨着自己信仰的破灭，把钱到处乱扔，引得不少市民争相抢夺，甚至引来了警察的注意。幸好周宇浩及时赶到，把她引进了厚德书店。书店老板推荐她看几本小说，胭脂用了显影药水后发现这些其实都是共产党相关的书籍。畅读一晚之后，她受到了马克思主义充分的洗礼。次日，她对周宇浩表达了入党的愿望。特高科的仙道枫正式任职特战总部负责人。他是一名中日混血、城府颇深的年轻人，很会拉拢人情，和所有人的关系都搞得很好，尤其是曼娜。胭脂和周宇浩都感觉看不透他。仙道枫和大岛则准备趁此机会对共产党实施打击，让曼娜联络“雁”展开黑玫瑰计划，以配合之后的清乡行动。黑玫瑰计划就是用霍乱菌感染根据地的百姓，打击新四军的后勤力量。张奇在投毒时被许强和地下党的老彭等人抓获，命他交待自己知道的一切。

张奇回到上海后联络到了曼娜和仙道枫，提醒他们特战总部内依然存在共产党的特工“钨丝”。对此，张奇提出他要人手组织一次大型行动把共产党都一网打尽。青木同意了张奇的计划。先是在报纸上放出假消息让蒋书忆误以为老彭来到了上海要和他在鸿运酒楼见面。然后借吃饭的机会把所有人都聚集到了鸿运酒楼。周宇浩感到了危险，告诉了胭脂他和蒋书忆的联络暗号。胭脂和周宇浩被解除了武装后来到鸿运酒楼208包间。所有特战总部的重要人物全部在场。仙道枫向他们正式介绍了“雁”——张奇。张奇说他们已经解译了共产党通过报纸进行联络的方式发出了假信息，因此一个小时后后代号“德良”的共产党员（其实就是蒋书忆）将会来到此处赴约，被他们一举抓获。不但如此，连特战总部内的“钨丝”也可以乘机找出来。周宇浩陷入了巨大的危险中。众人表面上开始喝酒庆祝。在隔壁的206包间，大岛将军正在偷偷监听一切。周宇浩在胭脂腿上敲代码告知这顿饭是个假局，却被曼娜手下无意发现误会为二人调情。胭脂将错就错继续演绎三角恋戏码，两人在曼娜面前大秀恩爱，胭脂故意将自己灌醉。

张奇受了仙道枫一顿训以后，表示自己经过调查，觉得这个蒋书忆医生还是有嫌疑。之后仙道枫还要求曼娜客服自己情感上的厌恶，和周宇浩、胭脂继续搞好关系。为了弄清“钨丝”的身份，仙道枫决定借用杉机关研发的一种神经药物在李杰身上再试一次。但李杰其实已经恢复了意识，在等待时机。如今他马上要被送走，只能提前行动，用血液在床单上留下了1866数量的血滴，蒋书忆注意到了这些血渍，明白了李杰要传达的内容：1866医院就是杉机关！秦戈方面已经顺利印出了中储券的假钞，并且用假钞替换了大量金信银行金库中的真钞，在市场上流通。大岛怀疑蓝长明参与了假钞印制，派曼娜去金库检查但是一张假钞也没找到，因为蓝长明是一批一批发行假钞的。得知了父亲被特战总部再次刁难，胭脂忍不住，决定利用自己家被装上的窃听器好好和他们闹一闹。胭脂和父亲捋着窃听器的电线一路来到对面监视他们的公寓，把监听的阿生吓了一跳。有了证据，接着他们就到仙道枫面前去告状。仙道枫表示这是他任期之前发生的事情他并不知情的，叫来了曼娜。

张奇抓到一名黄姓记者对他严刑拷打，得到了老彭的画像，知道了他的活动区域是沪西地区。为了不打草惊蛇，张奇计划封锁沪西地区后，把手下伪装成查户籍的警察挨家挨户进行搜查。周宇浩想混入张奇的队伍中参与行动，但是被曼娜阻拦，因为仙道枫命令他们两人在总部待命，自己则带着胭脂赶往沪西督战。沿途，仙道枫询问胭脂认为共产党可能藏在哪些区域，胭脂全部回答地头头是道，但是仙道枫并没有具体让她做些什么，逛了一圈就送她回去了。周宇浩出不了特战总部，只能和众人赌博消磨时间。但胭脂通过一盒鲜肉月饼传递了密信给周宇浩，让他安排老彭在曹家塘钻入仙道枫的汽车后备箱里。次日，当胭脂和仙道枫再度巡逻经过曹家塘时，蒋书忆把老彭送入车中。然而当他自己撤离时，被张奇发现了，张奇一直怀疑蒋书忆的身份便故意与他同行，可也没有能找出他的破绽。搜捕行动再度失败，仙道枫对张奇已经失望透顶了，逼他一定要出结果向上面交待。胭脂假借要吃汤包的借口让仙道枫开车对自己来到郊区。趁他们用餐时后备箱中的老彭逃走，但当他逃到松江时不慎被黄记者发现了。

当张奇的助手带着钥匙回到特战总部时，胭脂从装酒店客房钥匙的牛皮纸纸痕上得到了关押老彭的房间号：德大饭店501。得到了地址后，周宇浩独自潜入德大饭店，与张奇和他的手下展开激战，消灭了所有敌人后带着老彭脱逃。曼娜和仙道枫调查了德大饭店被袭击的现场，曼娜怀疑可能是周宇浩干的，但是没有证据。仙道枫回去之后想到老彭可能是躲在他汽车的后备箱里逃走的，可是后备箱气密性很好，路程那么长人不可能憋太久时间，唯一的可能就是老彭带着一个氧气瓶进入了后备箱。于是仙道枫在松江地区展开大搜查，在一户人家中找到已被用来垫桌子的氧气瓶。但是此时，老彭已经赶到了在江南古宅中举办的记者会，揭露了日军生化战的暴行。为了减少舆论影响，军部决定将杉机关完全撤出上海，而所有知情的中国人全部要处决，包括冯曼娜。在特战总部，曼娜想出了调查中储券伪钞的方法：追查真钞，这样可以查出蓝长明有没有参与掉包。用此方法果然发现真钞被运出银行的时候已经被调换了。但是曼娜为了顺藤摸瓜抓住军统的人而暂时不动他。

周宇浩和胭脂说了撤离的事宜，胭脂当即表示同意，然后回家劝说全家和自己一起去共产党根据地，但蓝长明并未马上答应。秦戈由于手下有人用换出来的中储券去炒黄金导致行动即将暴露，为了向上级交差，必须拿到特高课特工名单。蓝长明早上没见到胭脂，只读到了她留下的一封信，信中胭脂让父亲带上全家人离开家赶到撤离点。蓝太太和小红逃离时遇到一名自称是胭脂手下的黄包车夫，被他带走了，此人其实是秦戈手下。胭脂想进办公室偷取特工名单差点被仙道枫发现。仙道枫把她带到杉机关见证他对昏迷的李杰下药问出情报的过程。李杰为了不说出来咬舌昏迷。仙道枫还邀请胭脂和杉机关其他成员一起撤出，派人去接她的家人。蓝长明在和盯梢他的便衣吃饭时给他下药逃脱但是路上还是遭到了八爷等人的围追堵截，幸得周宇浩及时营救。蓝长明和周宇浩在江边的撤退点等不到蓝太太和小红到来。周宇浩独自返回寻找。此时那两人已经被秦戈绑架到一间阁楼中作为要挟胭脂的筹码。林天沐枪指秦戈威胁他放人也不成，反被他制服并痛骂她和宋勉一样与共产党有染。

周宇浩巧妙利用屋中的家居物品对抗老六，最后以窗帘把他勒死。林天沐从老六身上找出一张仙道枫的处决名单，冯曼娜和周宇浩的名字赫然在上。当周宇浩欲离去时，告诉了林天沐宋勉最后是在不得已的情况下被他杀死了，了了林天沐一桩心事。众人撤离时，由于警察们已经开始包围这一地区，为了掩护他们，林天沐主动被抓。当周宇浩把蓝太太和小红送到撤退点时，蓝长明也突然表示自己有未尽之事拒绝离开上海，与周宇浩一起留下。胭脂已经被仙道枫软禁了起来。得知老六的死之后，仙道枫异常悲痛。当被捕的林天沐说是自己杀死老六的时候他完全不相信，问她究竟谁是凶手后林天沐说只对曼娜开口。仙道枫便对她展开残酷折磨。当曼娜来到时她已经满身伤痕。两人单独谈话时，林天沐告诉曼娜仙道枫想杀了她，而周宇浩才是好人。曼娜帮她争取了一点喘息的时间后，林天沐提出要洗个澡，仙道枫轻易地就同意了，因为他认为身为天主教徒的林天沐不可能自杀。然而林天沐还是在浴室自杀了，因为她已经为了另一种信仰放弃了自己本来的信仰。

胭脂和曼娜单独走进一间会议室里对峙。仙道枫在室外听到两人发生了激烈争吵后胭脂开枪了。他进去一看见曼娜倒在了血泊中，欣喜不已。完成复仇的胭脂向仙道枫提出要和周宇浩结婚，作为对曼娜最好的报复。在殓房，胭脂救活了曼娜，之前她一枪只是暂时阻断了曼娜的呼吸。经过包扎后，曼娜继续扮成尸体被运出了特战总部。胭脂、周宇浩、曼娜等人在一处安全房中会面，胭脂告诉了他们“天籁计划”的情报，她亟需拿到特高课特工的名单，但这份名单肯定位于难以进入的机密档案室。几人酝酿出了偷名单的周密计划后，留下曼娜和胭脂独处，两人敞开心扉，达成了和解。仙道枫和大岛同意了婚礼，阴险地密谋在婚礼上比他们干掉。由于曼娜被认定已死，周宇浩升为了特战总部主任。又逢他和胭脂的大婚之日，特战总部上下弥漫着一片欢乐的气息。胭脂和周宇浩原本的计划是由他们在婚礼上行动，曼娜去偷特工名单，但是曼娜认为更合适的选择是交换自己和胭脂的任务，她要和特战总部做个了断。在婚礼当天，仙道枫缴了所有人的械，以为万无一失。

胭脂来到万志超曾经交待给她的逃生点等待周宇浩和曼娜的到来，可周宇浩通过烟花传递给胭脂一句话，让她先走，自己会去找她。胭脂无奈，坐船离开了上海。在教堂，曼娜和蒋书忆被仙道枫绑在十字架上作为诱饵等待周宇浩的到来。周宇浩用烟雾弹制造混乱后消灭了所有特工，并且在与仙道枫的单挑中将他击倒。他想救出曼娜时却发现曼娜身上已经绑满了炸弹，垂死的仙道枫按下了炸弹的遥控器。在剧烈的爆炸过后，似乎没有人可以生还。胭脂来到了新四军的司令部，在短时间内将自己记下的大量特高课特工名单写了出来，共产党和军统方面利用这一名单彻底粉碎了“天籁计划”。周宇浩在爆炸过后下落不明，胭脂坚信他没有死，痴痴等待。时过境迁，转眼抗战胜利、解放战争胜利，如今已是1950年，胭脂已经成长为了共产党中一名高级干部。一天她在街上遇见一个小男孩说她是他们小学的严老师画里的人，胭脂连忙赶到学校，从校长处得知这名严老师以前被炸弹炸伤后失忆，在他们学校谋了个差事，学会了画画后整天画的都是胭脂的画像。这名严老师其实就是周宇浩，他与胭脂终于重逢了……