耿光明的验尸报告显示尸体并不是被烧死的，很有可能是中毒。曹政觉得死者并不是耿光明本人。曹政带着梁志强复勘现场，他们怀疑是耿光明让阿边喝下毒酒后，两人换装，耿光明烧毁阿边。汤伯凡识破耿光明的计划，命手下到云南大学寻找耿光明。为确认死者的中毒情况，曹政梁志强到云南大学化学系找吴教授帮忙。吴教授要出差，血液检验就交给了他的女儿吴敏。
耿光明佯装成云南大学的清洁工，伺机偷溜进实验室做实验，他要在汤伯凡找到化学武器之前研究出销毁化学武器的方法，却不慎让吴敏收走了自己的笔记本。杜旭原询问案件进展，万大齐言语中对曹政很是不满，杜旭原让万大齐虚心学习。徐三德进云南大学寻找耿光明，两人正巧撞上，徐三德举枪追杀耿光明。跑走的耿光明趁吴敏离开实验室的间隙进去寻找自己的笔记本。吴敏回来继续实验，被身后的耿光明吓了一跳。耿光明只想要回自己的笔记本，却被吴敏关进了地下室。
治安处全处大会，讨论案情，万大齐提出凶手可能是同一个人。曹政突然插话，不紧不慢地说我猜耿光明没有死，要赶紧找到耿光明。吴敏问耿光明他到底想干吗，耿光明敷衍吴敏。徐三德持枪追寻耿光明，一无所获。徐三德走后，吴敏质问耿光明究竟什么情况，耿光明让吴敏帮忙通知公安。
邵小毛接到吴敏的报案电话后告诉万大齐，两人前往云南大学。万大齐勘查现场后让吴敏好好睡一觉就走了。吴敏不高兴地回到地下室，耿光明向吴敏表明自己的身份。耿光明和钱厚海得知自己被国民党骗去研究化学武器之后，就悄悄地偷出了化学武器，并一直在研究销毁它们的方法。徐三德行动失败，汤伯凡决定亲自去云南大学。
曹政梁志强来找吴敏，发觉有些异样。耿光明在吴敏的帮助下，终于成功找到销毁化学武器的方法。梁志强突然闯入实验室，曹政趁机观察，推断耿光明一直在云南大学的化学实验室。曹政找杜旭原汇报情况，认为几起案件都和汤伯凡及化学武器有关，杜旭原对于曹政要进云南大学的申请需要向上级请示。认为兵贵神速的曹政安排治安处的同志们严密控制云南大学，务必找到耿光明。
汤伯凡避开治安处的视线进入云南大学，并用马脸引开了他们。吴敏乔装成耿光明的样子出门，万大齐尾随。甩掉了万大齐的吴敏却被赖广仁抓住，幸好万大齐及时赶到，赖广仁逃走。汤伯凡在吴敏的照片前驻足许久，喃喃自语。曹政发现汤伯凡，紧紧追寻，两人在实验室对峙。汤伯凡承认自己到昆明是来找化学武器的，还挑衅曹政打赌，看最后谁能拿到这批化学武器。回到云安旅社，汤伯凡手中拿着吴敏的照片陷入回忆。
耿光明从云南大学跑进劳动旅社，一路被徐三德跟踪，耿光明悄悄地藏好自己的笔记本后离开，徐三德并未发现。杜旭原得知曹政没有等到请示就擅自去云南大学调查，违反了纪律，扣了曹政一个月的工资并记大过。万大齐将赖广仁丢下的枪交给邵小毛，并让他申请去547厂检查一下，看这把枪与杀死钱厚海的枪是不是同一把。万大齐带回吴敏，审问她和耿光明的关系，吴敏装傻敷衍。曹政进来，得知耿光明也是云南大学的，让万大齐放了吴敏。
曹政单独到云南大学找化学系的王主任帮忙查询耿光明的档案。曹政推测耿光明和钱厚海一定掌握着化学武器的下落。要想找到耿光明还得通过吴敏。吴敏去劳动旅社找耿光明，曹政跟踪她。两人没找到耿光明，但找到了耿光明的笔记本，发现里面藏着一张孙四康的通行证。孙四康，曾经昆明警察局的局长，人称滇南小福尔摩斯，在英国学过刑侦技术。
曹政和吴敏到昆明市一监狱找孙四康，想让他帮忙找到耿光明，孙四康要离开监狱。曹政提出通过公安厅向监狱申请借用孙四康一段时间，毕竟孙四康身上没有血债，而且又能帮助找到耿光明，杜旭原勉强同意。曹政和吴敏去接孙四康出狱，孙四康西装革履的派头让他们大开眼界。曹政提议先回公安厅，孙四康却坚持先去小巴黎餐厅喝杯咖啡。
