崔亭山工作部署被打乱，牛科长把陈四扬失踪事件看得极为严重。崔亭山找不出陈四扬离岗的合理理由，不得不给天津孙局长打电话，要求控制陈四扬。苏闵却为陈四扬担忧。陈四扬带三妮跟踪孙邦强，巧妙拿到孙邦强的取款证据，之后捍卫者分集剧情介绍 第一时间向崔亭山报告。三妮回家取东西，不料再次落入特务视线。周默的行动队倾巢出动，幽灵、老鬼各带人马，决心干掉陈四扬。陈四扬在公园内发现情况不对，却无法提醒已到公园大门的三妮。只能寄托于三妮自己觉悟。陈淑珍冒险提示三妮，三妮领悟，只身把特务引开。陈四扬万分焦急，却无法解救三妮。三妮机智躲进裁缝铺，从后院钻天棚逃脱。陈四扬没找到三妮，担心任务，无奈只身返回北京。苏闵在公路口接到陈四扬，百感交集。回到机关，陈四扬心情恶劣，崔亭山并没批评，说他此次行动未犯错误，不仅拿到证据，还破解了尹依爱之谜。因陈四扬再次立功和三妮的生死不卜，张处长决定接见陈四扬。
在张处长家陈四扬为处长的信任感动，多了几句嘴，在崔亭山认为可以收网时说出他的看法。他认为背后的主要特务还露面，不宜抓人，在领导面前摘了崔队长面子，事后十分后悔。陈四扬嘀咕来找苏闵，遭到苏闵嘲笑。果然，崔亭山大人大量，第二天把陈四扬的佩枪发还他，表示了他的信任。专案组开会，案件的侦破工作已迫在眉睫。天津的周默也十分紧张，他欲在行动前取得对灵通台的控制权，派幽灵来到北京。幽灵看过罗京华的照片，要与她接头时，罗京华却巧妙地甩掉了他。幽灵吃饭时被陈四扬的“眼线”四钩子发现，陈四扬在旅社门口赌住幽灵，一通枪战后，陈四扬把幽灵引到死胡同把他擒获。幽灵垂死挣扎，反咬一口，说陈四扬手上有共产党的血，这句话被赶来的苏闵听到。苏闵贸然出现，幽灵咬衣领服毒自杀。回到机关苏闵要逮捕陈四扬，崔亭山对陈四扬施以保护性隔离。
崔亭山反复核实苏闵听到看到的情景，认为陈四扬的处置没有不妥，判断这是特务对陈四扬的诬陷。然而事情惊动了牛科长，牛科长本着对专案的安全负责的精神，审查陈四扬，追问他历史上有无没交代清楚的问题。陈四扬不得不重申了他对党的信仰和对共和国的忠诚，并反复强调他从幽灵最后的话中觉察到的来自天津的危险。陈四扬的担心恰是专案组的担心，张处长已把注意力转到天津。按照张处长的指示，崔亭山及时开释了陈四扬，与陈四扬一起研究幽灵带来的引爆装置，判断出周默特务组织是“天籁行动”的主体。陈四扬受命，和苏闵再次来到天津，核心任务是消灭周默特务组织。此时周默已派老鬼从济南把陈四扬的儿子抓来，老鬼在行动中开枪打死了陈四扬的母亲。陈四扬得到消息极为冲动，此时崔亭山下达了18小时破获周默特务组织的硬任务，陈四扬只能铤而走险。
铁路上已经行动起来，沿线三步一岗，五步一哨，任务也愈加明确：保卫北京专列顺利通过。陈四扬向苏闵问明这一情况，决定以特别方式与周默见面。因行动极为危险，他果断甩掉苏闵，单独行动。陈四扬先抓了隐藏在他家对面烧饼铺的小特务，给周默下了战书，随后跟踪小特务到周默据点。他没想到，他的行动被三妮发现，三妮雇三轮车尾随其后。。周默因陈四扬的儿子在手，又因在公安局安插了内线，有持无恐，结果中了陈四扬的调虎离山计。陈四扬只身闯进周默据点，解决了留守的小特务，见到周默妻子陈淑珍，苦口婆心说服陈淑珍，获得周默特务组织在铁路上埋设两小一大三处爆炸物、以及铁路潜伏特务叫花豹的重要情报。恰好三妮此时赶来，陈四扬派三妮到铁路线上报信。之后借陈淑珍做掩护，和赶回来的周默等特务周旋。
三妮来到铁路上，要找铁路公安，被花豹听到，他要把三妮引到暗处杀害。崔亭山也来到天津，领导铁路保卫工作。三妮被花豹砸伤，崔亭山带民兵把她救下，抓捕了花豹。三妮并不领情，要崔亭山火速去救陈四扬。崔亭山仍把工作摆在前面，先通知召开几个会，之后才通知孙局长。三妮耿耿于怀。崔亭山和周默周旋到天黑，老鬼、周默等人终于开了枪，黑暗中误伤了陈淑珍。苏闵和廖科长循枪声赶来，孙局长也带人赶到。激战中特务分子大部分被歼灭，陈淑珍开枪自杀，只周默、老鬼、女报务员少数几人携电台逃脱。崔亭山发动群众，查找线索，很快发现第一颗高爆炸弹。陈四扬自告奋勇拆弹，崔亭山寸步不离守在他身边，终于有惊无险地拆除掉两枚高爆炸弹。丧心病狂的周默带人来到小树林，发现陈四扬等人已发现涵洞，不顾一切疯狂扫射，妄图引爆炸药。结果却被沉着的陈四扬射伤。周默垂死挣扎，开车奔往唐山，企图启动备用方案。崔亭山、陈四扬及时通知唐山警方，又抢在他前面封锁了道路。周默无功而返，极为懊丧。在一片欢呼声中，北京专列疾驰而过。
