1950年8月，夏末初秋的山城格外宁静美丽，滔滔江水川流不息地向东流去。山城市歌舞团乐队的同志们正在认真排练大提琴协奏曲 《巴山风雨》，以迎接年末即将召开的首届各友好国家联欢会。
奔流不息的江面上忽然浮出一具不明漂浮物迅速流向53号铁路大桥，警觉的守桥战士们立刻驾船打捞，曲排长奋不顾身跳进湍急的江水中，将漂浮物捞上岸边。掀开层层农家自织土布包裹着的不明漂浮物，一张满是绿色的女性面庞骇然出现在大家面前。
深夜，雷电交加。一个身着白色日本和服的长发女子幽灵般的身影，悠然地从守护在白色别墅前面看房人“大疤拉”的面前飘过，转眼就失去了踪影。轰隆隆的雷声中，从别墅里面传出了一声声清晰的电台发报特有的滴答声。
山城保卫部侦听科立刻截获并破译了这段奇怪的电文。原来这电文是国民党潜伏在山城的特务组织“秋风”小组组长——特务头子“竹子”向台湾中央情报局局长“神父”汇报正在执行的一个名为“幽灵”计划行动的电文。这时，一封自称代号为“梅”的“秋风”小组的重要成员给山城市委副书记郑凯南(王玉璋饰)发来匿名信涵，揭露“幽灵”计划的核心内容就是“秋风”小组已经和前日本关东军潜留在中国的特工进行合作，近期内必将对山城进行一次大规模的军事打击。而绿色尸体极有可能就是进行这次打击所使用的“武器”载体。
事件引起了党中央和国务院的高度重视。公安部立即安排特级侦察员“利剑”马道成(黄志忠饰)前往山城。郑凯南亲自挂帅，组成了以山城保卫部公安处处长陈光(林笑石饰)、科长周雪(朱婷饰)以及军医刘杰(田甜饰)为骨干的侦破小组。
原本应该烧掉的绿色尸体，被“梅”的手下抛入江中，从而暴露出“幽灵”计划，“竹”恼羞成怒，亲手枪毙了将尸体抛入江中的两个特务，进而密令“菊”立即销毁尸体，挽回不利局面。
郑凯南请山城医科大学的解志远教授(赵有亮饰)来检查绿色女尸。在医大附属医院的解剖室里，当着解教授和他的助手章含羽(颜丹晨饰)，医院院长朱可然(张晞林饰)解剖室医生孙相一(向语饰)等人的面，周雪揭开了蒙在女尸身上的遮尸布，可露出的却是一具不明男尸的面孔。
陈光周雪迅速出击，当他们来到医院太平间时，一个黑影疾速破窗而逃。太平间里其中一具尸体，正是敌特还没来得及毁尸灭迹的那具绿色女尸，而掉落在女尸跟前的一个听诊器，引起了周雪的关注。
章含羽追求自己的老师解志远，这在医学院是众人皆知的事实。当她陪教授再次前来查看那具失而复得的绿色女尸时，意料之外的事情发生了，解教授竟然在女尸面前晕了过去……
解教授的女儿，在市歌舞团乐队任首席大提琴演奏员的安琪(李舜饰)，得知父亲是因为看见了那具令人恐怖的绿色尸体后才晕倒的，立即将满腔怨气都发泄在了章含羽身上。因为安琪从小失去母亲，深怕再失去自己的父亲，所以对眼前这个声称爱自己的父亲并且照顾他的工作和生活，却又让他承受沉重工作压力从而不明不白晕倒的女人当然极为不满。她要这个大不了她几岁的章含羽从她爸爸身边滚开。
幽灵计划剧照
解教授严厉地训斥了女儿，并且说出如果安琪继续干涉他和章含羽的婚事就不认她这个女儿的话来，两个女人间的恩怨进一步加深。
见惯了各种触目惊心尸体的老教授竟然会被一具绿色女尸体吓晕过去，这里面有着极其复杂的原因。当教授身体有所好转后，立即对绿色女尸进行了仔细的检查，可他回到办公室打开加了双锁的抽屉时，一封装着一粒子弹和写着“把口闭上”的恐吓信早已摆在了他的抽屉里。敌特已经把给他盯上了。
恐吓老教授的当然是“竹子”了，为了进一步制造更大的恐慌和混乱，他命令手下特务们在整个城市装扮成“绿色恶鬼”，混淆我侦查人员视听。
解教授来找郑凯南，详细讲解自己二十年前在日本留学期间接触过“绿色尸体”的事实经过，并且指出：致人死命并使人体变成绿色的罪魁祸首，是由他的日本导师完山龟造研制成的一种病毒细菌“SS3”造成的。老教授担心，一但将“SS3”制造成杀人武器，其威力绝不亚于美国在广岛长崎投下的原子弹，几百万人的生命会随之毁灭。
深夜，雷电交加。特务们装扮的“绿色恶鬼”在山城的大街小巷肆意忘为，吓得一个醉汗屁滚尿流。马道成紧紧追着这个“绿色恶鬼”的线索，他要一查到底。
那个曾经被周雪关注过的听诊器，原来竟然又是解剖室医生孙相一丢下的，但孙相一却坚持自己的听诊器落在家里，而且要找女朋友来证明自己的清白。
马道成寻“绿色恶鬼”踪迹而至，决定住进“宝来居”客栈。是夜，一缕迷魂青烟吹进马到成的房间，一个“绿色恶鬼”悄然溜到床前，打开马道成随身携带的箱子，转过身来，只见活生生的马道成就在自己眼前，于是恶向胆边生，掏出刀子就刺过来。
马道成轻挪横闪，潇洒自如，左一拳又一拳，打得“绿色恶鬼”狼狈不堪，跪在地上直叫马道成祖宗爷爷。马道成命令他将面具揭下来，这个装扮成“绿色恶鬼”的人会是谁呢?
“绿色恶鬼”正是“宝来居”的店主，这个贪图钱财，捞黑心钱的家伙，原来是看见特务装鬼吓唬人，他也学着装鬼来图财害命。马道成给他提了个让他自己游街，清除假扮“绿色恶鬼”给社会和百姓造成的恶劣影响的条件，然后就放了他。这个店主到还真听话，自己敲着锣上街不停的骂自己不是人，完了还上保卫部坦白了自己的罪行。
马道成以这种独特的个人风格正式加入侦破“幽灵”计划的队伍。而且将侦查对象锁定为解教授和他身边有关联的人。
一个紧急电话骤然响起，孙相一在家里自杀了。这是医院院长朱可然去找孙相一谈心的时候发现的，朱可然还发现从孙相一家里出来一个神秘的女人。敌特是有意要掐断保卫部侦破绿色尸体案件的线索。
按照与“梅”的约定，侦察员柳阳(李思思饰)来到“薛家祠堂”取回情报。“梅”的建议是：从日蒋特务勾结的日方下手，才是破获“幽灵”计划的突破口。
马道成从绿色女尸手上留下的金戒指并通过金店老板的确认，追踪到樱花茶道社。这个茶道社已经出门好几天了的老板娘——日本人千岛百惠子，就成了侦破绿色女尸案件的最新目标。另外，茶道师康秀英(沈丹萍饰)和女领班叶雨蒙(朱紫雯饰)也引起了马道成的注意。他心系山城百万群众的生命和财产安全，决心将日蒋特务这一群恶狼一网打尽，他要把这场战争的胜利作为他新婚的礼物送给自己的未婚妻——周雪。
解教授最近身体状况不太好，他想到桃花坞去散散心，章含羽坚持陪同他一同前往。可是，解教授却对女儿安琪说，他是出差去外地开医学研讨会，安琪答应等爸爸开完会后去火车站接他。
