吕万才得知两位同志被抓胶卷被没收，心中大惊，得知吉川现在正在医院治疗头疼，便心生一计，带张大宝悄悄潜到医院，装扮成医生，哄骗吉川做B超，成功将胶卷曝光。
吉川回到情报站将胶卷交给田中，冲洗出来后什么都没有，田中得知吉川做过B超后暴怒，直斥笨蛋。
陆涯把数据整理好交给吕万才，现在任务就剩两条，一、将陆涯安全撤出上海;二、将数据传回根据地。晓婉整理成电报码，决定明天发报。
乔纳斯同意把甄典荣和孙兆喜释放，吕万才放下心来，这时杰森来电，邀吕万才到“天蟾大舞台”见面。吕万才的直觉告诉他这是田中布置的陷阱，杰森在其中的扮演的角色也很难确定。但是人不能就这么撤走，必须在撤走前完成发报任务。吕万才要单刀赴会，陆涯先去接纯子，然后直接到汇合地点，一起离开。
田中来到情报室。情报站的所有成员全都在此待命。田中宣布，日美即将开战，黎明时分起，日本军队将会占领租界。
纯子在学校宿舍收拾东西，她与陆涯约好一起去黄崖山。纯子突然从衣柜的镜子里看到安坐于一角的朱重阳，吓了一跳。朱重阳憔悴了很多。跪在纯子面前求他不要去找陆涯送死。
晓婉与大宝负责发报，晓婉与吕万才告别，吕万才知道晓婉的处境非常危险，吕万才一反常态对待刘晓婉，将当初刘晓婉退出来的镯子送给了刘晓婉，说她是自己母亲的儿媳妇。刘晓婉内心一热潸然泪下。大宝劝慰吕万才，我们会保护好晓婉的，吕万才将陆涯设计的那支八一马步枪送给了张大宝。
吕万才如约来到“天蟾大舞台”，进门的时候，杰森的手下收走了吕万才的武器。杰森介绍，今天自己只是中间人，做东的是田中大佐。
吕万才一点点拆穿了田中故作软弱利用吉川的行径，田中则队吕万才孤身闯上海的行为赞不绝口，在吕万才和田中周旋之际，田中的D日行动已经开始。在交通站，十几名日本特务攻击发报点，守卫发报点的战士都牺牲了，大宝、刘晓婉牺牲。而老赵也被日本特务逮捕。
大宝和晓婉的尸体被带到天蟾大舞台，吕万才极力压抑内心的悲愤。
陆涯和纯子正在逃亡。四五名特务包围了他们，陆涯一番搏斗杀死了几个日本兵却被吉川死死的用枪口顶住，吉川掀开“陆涯”的礼帽，露出朱重阳的真面目。
吕万才说我们已经完成了研发工作。日后日军将与装备一新的八路军在战场上兵戎相见。田中对八路的武器研发不屑一顾。
这时外边传来隆隆炮声。黄浦江上，日舰开始炮击英美军舰。一个日本军官报告，日本海军联合舰队偷袭珍珠港，取得辉煌战绩。田中率众日本人大肆庆祝，吕万才杰森冷眼旁观。
此时吉川带着纯子小姐回来了。却没有带回枪械师陆涯，田中脸色一沉，吉川自认为任务失败难以赎罪，当场开枪自杀，田中愤恨不已。
田中以老赵为人质要吕万才交出陆涯，吕万才拒绝，老赵惨死在田中枪下，此时田中撕破脸皮，居然押出了秋张要挟吕万才!
杰森非常愤怒秋张被押，田中拿出录音机，播放了秋张和吕万才互述衷情的对话。杰森愤怒失去了理智，一枪击倒吕万才。田中一愣，杰森又举枪对准田中，被田中手下下了枪。田中命令手下杀了杰森和秋张，陆涯突然出现，不要再杀人了，你要得是我，我来了。但唯一让你失望的是我们传输数据发报任务已经完成。
原来吕万才在来之前就预感到了危险。吕万才让陆涯化装成司机，潜入天蟾大舞台二楼密室，当黄浦江上第一声炮声响起时，陆涯在隆隆炮声中从容发报。日本的电讯车，扑捉到了陆涯的电讯信号。当它试图定位时，无数电台同时开启，陆涯的讯号消失在电波的海洋中。
田中气急败坏想杀陆涯，女儿纯子以死相逼。吕万才突然死而复生，取出藏在桌子下的枪开枪击中田中。杰森的手下趁机突袭，一场混战，田中要杀陆涯却击中女儿，朱重阳保护纯子而死、杰森保护秋张中弹受伤。秋张不解吕万才为何死而复生，杰森交给了秋张一颗空包弹壳。原来杰森和吕万才早有默契!
乔纳斯开车接应，一行人逃亡海边别墅。在别墅门口与追来的日军发生遭遇战，杰森要留下掩护，秋张不肯离开要与她在一起，杰森打晕了秋张让吕万才带她离开，杰森与鬼子同归于尽，吕万才、陆涯、秋张、纯子离开上海。
一个月后，吕万才护送陆涯安全抵达太行山，陆涯成为共产党兵工事业的元勋。（全剧终）
