一九三九年，日本特高课在上海试用无线电定位车，在内奸的配合下，中共上海情报站秘密电台遭到灭顶之灾。与此同时，延安方面击毙日特组织“紫密班”潜伏人员“毒箭”沈四平并严密封锁 消息。社会部首长武岳决定派一位情报领域的生面孔——军委通校的无线电教员李侠——去上海完成甄别内奸的“双簧计”。 李侠冒充上海情报站负责人孙明仁，在锄奸队员何兰芬的配合下，先后与情报站仅存的金达、白丽遥、吕道维三人接上了头，冒险用电台假装向延安“发报”，以此甄别内奸。 延安方面按照与李侠约定的时间，先是作势搜查与沈四平相关来历的人员，让日本方面警觉；等李侠再次假发报的时候，延安边保部门当众制造一个“击毙”沈四平的假像。潜伏在上海情报站内的日本特务“扫帚”吕道维为了抢救“毒箭”暴露身份，被李侠和孙明仁、何兰芬一起击毙。但意外在第二天发生，孙明仁突然在旅店被特务抓获，壮烈牺牲。李侠成为出卖孙明仁的嫌疑人，为证清白，他留在了上海。 从延安女友路梦惠给自己的一张密码图画上受到启发，李侠从孙明仁的窗帘上发现绝密情报，艰难地取得何兰芬信任之后，终于找到真正的孙明仁——此前牺牲的孙明仁是替身。