一九三九年，日本特高課在上海試用無線電定位車，在內奸的配合下，中共上海情報站秘密電臺遭到滅頂之災。與此同時，延安方面擊斃日特組織“紫密班”潛伏人員“毒箭”沈四平並嚴密封鎖消息。社會部首長武嶽決定派一位情報領域的生面孔——軍委通校的無線電教員李俠——去上海完成甄別內奸的“雙簧計”。
李俠冒充上海情報站負責人孫明仁，在鋤奸隊員何蘭芬的配合下，先後與情報站僅存的金達、白麗遙、呂道維三人接上了頭，冒險用電臺假裝向延安“發報”，以此甄別內奸。
延安方面按照與李俠約定的時間，先是作勢搜查與沈四平相關來歷的人員，讓日本方面警覺；等李俠再次假髮報的時候，延安邊保部門當眾製造一個“擊斃”沈四平的假像。潛伏在上海情報站內的日本特務“掃帚”呂道維為了搶救“毒箭”暴露身份，被李俠和孫明仁、何蘭芬一起擊斃。但意外在第二天發生，孫明仁突然在旅店被特務抓獲，壯烈犧牲。李俠成為出賣孫明仁的嫌疑人，為證清白，他留在了上海。
從延安女友路夢惠給自己的一張密碼圖畫上受到啟發，李俠從孫明仁的窗簾上發現絕密情報，艱難地取得何蘭芬信任之後，終於找到真正的孫明仁——此前犧牲的孫明仁是替身。
李俠等人共同設定妙計，通知參加情報會議的人員前往不同的地點開會，然後遠距離觀察，發現並擊斃了代號“九州之鷹”的日本潛伏特務金達。金達的寓所有紫密班上線聯繫人信息，為破獲紫密班，李俠偽造了軍統反水人員身份打入76號。
