1948年9月15日夜，位于上海国民政府中央情报第八局情报处处长齐佩林抓获了中共江苏省委交通员秦佑天。秦佑天随即叛变，经审问后并记录了口供，且执意要亲自向局长谭忠恕指认一名掩藏在八局多年的中共卧底，谭忠恕深夜赶到，发现档案室里机密要员钱宇正在烧毁其叛徒口供，争夺后只留下了部分未被烧毁的纸张残片，钱宇当场服毒自杀。
谭忠恕端详着残缺的口供，意外的发现了一个熟悉代号——水手，那是他的夙敌。谭根据口供残存的只言片语布置搜捕，中共地下党在上海的网络，即将被撕开一个口子。他要迅速撕开这口子，顺藤摸瓜把水手找出来。
同时还有另一个模糊的影子在谭的脑海里挥之不去，那个变节者曾自称能指认一个中共打进来的卧底。而现在变节者死了，留下一个谜：究竟是否存在这个卧底，如果存在的话——会是谁？
这一整天，第八局机关一片忙乱。特务们在集合，准备听候谭忠恕的命令开始搜捕。
总务处是最忙的部门，公事堆积如山。和平饭店的房费、车辆的汽油费、别动队员的茶饭钱……处长刘新杰却在人声鼎沸中睡着了，公事全由秘书在打理。刘处长耳朵聋，睡觉连雷都打不醒。傍晚，搜捕有了成果，三名极有可能是水手直接下属的中共特工被抓获。
听完成功的消息，谭忠恕才放下心回到家里，妻子陆怡君安排了丰盛的晚餐，还请来了刘新杰。刘与谭是黄埔军校的同学，是一起长大的好兄弟。在抗日战场曾并肩作战，他救过谭的命。因为头部受重伤，刘新杰落下耳聋、健忘的后遗症，谭忠恕安排他在手下做总务处长。一来是给个闲职养着他，二来谭觉得局里谁也不能信任，刘新杰才算是体己亲信。刘一直单身，谭太太担负着阿嫂的责任，照顾他的生活。
谭忠恕兴致很高，提出喝点酒庆祝今天的成果，耳聋的刘新杰没听懂为什么喝，谭忠恕要大声解释，太太却制止他，不许他在家里谈工作。她告诉刘今天是中秋节，于是大家一起举杯，既为了他们一家团聚，也祝愿刘新杰早日找到一位好姑娘。
这时电话铃响起，报告说就在刚才，押运中共要犯的三辆汽车，分别在不同地点遭伏击，全部犯人被劫走。这意味着行动彻底失败，那份名单也宣告作废。以冷静著称的谭忠恕，得到消息后出了一身冷汗。看来卧底是真的存在，而且就在他身边。
对很多人来说这是普通的一天，而对于这个故事里的人们，这一天却是漫长的。就在这一天，我们的故事开始了……
谭忠恕去儿子就读的东海模范中学，拜访儿子的国文老师、校长段海平。他想通过段海平的关系去接近东海模范中学的校董，药品大亨庄云清。
庄先生从美国购买了一批盘尼西林，正在运输回国途中。药品在当前战局之下，极为敏感。谭意图把这批药弄到上海，掌握在自己手里，而决不让它们被运送给解放军。要摸清楚船的到达日期和港口，谭必须亲自和庄先生建立关系。谭忠恕了解，段海平与庄先生私交很好。要想不露声色地接近庄先生，段校长是个捷径。
谭忠恕与段海平一见如故，但他对段有种说不清的感觉，那是一种直觉，是他多年的情报工作形成的本能。谭忠恕对段海平做了全面调查，段的出身和履历都清白，谭放心了，但仍布置对段监视几天，只是为了证明自己的直觉是错的。
谭忠恕的直觉没错：段海平就是他的夙敌，中共地下党重要领导人“水手”。段海平的学生多是富商或政要的子弟，其中包括他的死敌谭的独生子。所以这掩护身份堪称巧妙，当然也十分危险。
昨天凌晨，叛徒出卖了他的网络，打入敌人内部的同志冒着危险毁掉名单。他处决了叛徒，可仍有三名同志被捕。又是第八局里的内线传递出囚车路线，他才得以安排营救，避免了更大损失。
段海平知道迟早要与谭交锋，可昨天才发变故，这个时候谭来访，段海平不由警觉。难道危险还没过去？自己是否已暴露？
如果是时机巧合，段海平倒愿意与谭接触。不久前，他接到一个任务。国民党反动派在战场上渐显颓势，他们设计了一系列“预备”措施，第八局的“木马”行动就是其中之一。谭计划训练数百名特务，在上海各个角落潜伏下来。一旦战败撤离，这些特务就四处破坏，并成为将来反攻的内应。段的任务是搞到潜伏名单，破坏“木马”。
段海平将谭忠恕引见给庄先生，庄与谭谈到天下大势，他的清醒与直率令谭忠恕凛然。目前正装载在 “智慧女神”号货轮上驶向中国的这批药品，确实是庄先生受解放区的委托订购的。国共两党斗争日益尖锐，一贯不问政治的庄先生，也感慨民心向背，胜负了然，他愿意帮助人民的军队。而且庄先生是个正直的生意人，为坚守诚信，他也要保证药品平安运抵大连港，不被国民党特务察觉。
“智慧女神”号在茫茫大海上行驶，只能通过电报取得联络。这时，船离中国只有八天的路程，谭忠恕千方百计刺探目的港，企图诱使庄先生就范，交出药品。段海平则暗中帮助庄先生与谭周旋，并设法确保船驶向大连。这时，“智慧女神”号离中国海域已只有八天的航程了……
木马行动负责人是第八局特务科长李伯涵。此人是个天生的间谍，头脑机敏、心狠手辣。接受“木马”任务时，李与谭之间有约法三章，谭作为上司，也不能过问行动进展，而潜伏名单则只能由李伯涵一人掌握，任何人不得染指。
搜捕水手失败，李伯涵觉得局里有共产党的卧底，在他看来人人都有嫌疑，包括局长谭忠恕。
谭忠恕私下指示刘新杰留意李伯涵。他说李野心太甚、为人阴险，而刘是自己唯一信任的人，所以让他暗中监督李。谭忠恕交给刘新杰一批李伯涵资料，嘱咐刘新杰细心研读。
刘新杰就是共产党卧底，是他传递情报挽救了水手。刘的任务是在敌情报机关潜伏，不到万不得已不参与行动，也不能和“外面”的同志直接联系。因为他在敌人心脏里的位置实在太宝贵了。
刘新杰听说过“水手”，他知道此人是上海地下党的重量级人物。那天突生变故，刘新杰被迫打破了常规——他帮水手逃过一劫，但他知道自己也因此而面临暴露的危险。李伯涵一直在主张严查内部，或许他已怀疑上了自己，谭忠恕这顶保护伞还能打多久？刘新杰思索着……他的耳聋和健忘只是麻痹敌人的手段，其实他耳聪目明，记忆力惊人。有这两项“缺陷”掩护，他反倒比一般人听见和看见的要多得多。
不久前刘新杰得到一个信息，有一位“外面”的同志会和他接头，这个人将带来新的指令。这在刘新杰的卧底生涯中也属例外。这个人是谁？刘新杰猜测这个人可能与水手有关。会是水手本人么？他不再猜测了，因为他的任务是等待。
刘新杰仔细研究谭交给他的李伯涵资料，有了谭忠恕面授的密令，他更放开手脚，对李实施调查。调查结果中有一点使刘新杰稍稍吃惊，原来李伯涵早就在查他了。
谭太太与儿子的班主任顾晔佳小姐很投缘，遂向谭忠恕建议，把顾小姐介绍给刘新杰做女朋友，谭忠恕也觉得合适。于是谭太太出面撮合，刘新杰找借口推却多次，最后谭太太亲自买了电影票送到刘新杰手里，刘新杰只得与顾小姐相会在电影院。初次约会的夜晚，因为刘新杰耳聋，两人没谈几句话。刘新杰送顾小姐回家，在楼下分手后，刘新杰慢慢踱步走开。他并没走远，而是隐身在马路对面阴影里观察良久，才离去。
顾是地下党特工，水手的助手。水手接到上级指示，搞到“木马”名单，必要时可以唤醒潜伏在敌第八局的卧底。卧底究竟是谁，如何唤醒他？了解情况的只有一位高级首长，现正在吉林前线指挥作战，联系不上。水手决定在等待的同时，要千方百计打进第八局。段海平和顾晔佳分别结识了谭忠恕夫妇，头几步走得很顺利。谭太太提出为顾做媒，对象是第八局的高级官员刘新杰。段海平决定让顾晔佳去赴约会，这也许是打进第八局的一条捷径。
刘新杰谨慎地与顾晔佳交往，本能地注意她的举止行踪，顾晔佳也设法查探刘新杰的底细，两人间产生几番误会和怀疑。就在这时顾得到了唤醒卧底的联络方法，两人才认明对方的身份，刘新杰明白了她就是带来新指令的同志。
谭忠恕对那批药品穷追不舍，幸亏有段海平一直暗地支持，庄先生才顶住压力。离船到港的日期越来越近了，突然传来“智慧女神”号在海上遇到风暴沉没的消息。谭忠恕狐疑地追查，庄先生却被发现意外身亡。谭得到结论：船的确出了事，庄因无法交货而被共产党杀死，他松了一口气。
其实装载药品的货轮改换了船名，庄先生和他的船同天安全抵达大连。原来八天前谭开始刺探药品情况时，段海平就开始安排庄先生离开上海，并用假船名骗过谭，把药品安全运到北方。
水手段海平终于与刘新杰取得了联系，两人目前的任务是一致的——“木马”行动。顾晔佳负责刘新杰和水手之间的联络，他们以情侣关系做掩护，顾晔佳对刘新杰暗生情愫。
盘尼西林案之后，谭忠恕并没把段海平列为怀疑对象。因为是他自己主动找段海平牵线结识庄先生，而段海平与此事并无牵涉。相反，他倒觉得段是个君子，可以为友。
谭忠恕不再去检讨自己的失败，因为他还有更重要的使命，搜索水手。谭忠恕手里仍握有那份水手网络的名单，当时被泼的墨迹，已经清理出一部分。除了那三个抓到手又被劫走的，他现在手里还有四个名字。
对这四个人，谭忠恕没有轻举妄动，而是查清他们的身份并把他们监控起来。这四个人分别是董乾坤、毕玉海、冯庆霖和边日南，他们都是水手的直接下线。谭忠恕这时才觉胜券在握，抓到水手应该是早晚的事了。
刘新杰探到一些关于“木马”的情况。李伯涵共招募了三百名行动特务，把他们集中在一处基地，以“死士”的标准严酷训练。这个基地在长江口外的一个岛上，像监狱一般严格封闭，外面的人进不去，里面的人也出不来。段海平还是想找机会试一试，能否打进去。
李伯涵对刘新杰的怀疑日益增长。一次李伯涵请刘新杰喝酒，席间突然接到报告说有地下党在一处民宅开会，李立刻组织一次突然搜捕，他请刘参加突袭，并说凡是对行动知情的人就不能离开，以免泄密，刘无法拒绝只好跟着去了现场。
刘新杰跟着李到达被包围的小楼，李突然塞给刘一把枪。就在即将破门而入的瞬间，刘新杰迅速回忆，终于发现破绽——这小楼他曾在李伯涵的材料里见过，这是李的一处训练据点。刘明白过来这是李伯涵对自己的试探，他毫不犹豫地持枪冲进现场，举枪就打。屋里的人慌忙解释是自己人，弄得李伯涵好不尴尬。
刘新杰找谭忠恕告了李伯涵一状。谭忠恕申斥李，李不服，他扬言除非看见刘新杰亲手抓、亲手杀共产党，才能相信他的清白。
谭忠恕也希望刘新杰证明自己，以封众人的口，于是特意安排了一次抓捕，让刘带队。
刘新杰向谭解释，自己多年坐机关没参加过行动，怕干不了。谭了解刘是局里无人能及的战术高手，宽慰他没问题，刘新杰无法推脱只好带队出发。这次的抓捕对象是水手的下线毕玉海。刘新杰在出发前检查枪支时注意到，有一个特务的手枪有点滑机，于是他在布置包围毕玉海家时，故意地碰了那个特务的手肘，导致走火而给毕玉海报信，毕成功逃脱。
走火的特务讲义气地为刘处长开脱，谭也判定刘没有直接责任。李伯涵却更加理直气壮地怀疑刘，谭忠恕陷入两难。刘新杰也面临着难题：如不亲手抓捕同志，就将暴露自己……
段海平千方百计接近“木马”的秘密基地，终于他的助手得成功地渗透了进去。结果却令人失望—— 进到基地里，也没法掌握木马的真正要害。即使能自由出入，也没人能够记住几百个普普通通的面孔，即使消灭掉所有这些特务，敌人还能重新招募。真正的要害是一本花名册，不在基地里而是掌握在李伯涵手中。
一直被谭忠恕监控的水手下线董乾坤，在谭的攻心战术下投降了。他也不认识水手的面孔，不知道水手的公开身份。可是他与水手之间有特殊的联系办法，在谭的授意下董乾坤约水手见面。谭把抓水手的任务又交给了刘新杰。
这次没有通风报信的可能了，刘新杰带队按谭的指示早就埋伏在约定的房子外，谭命令他们守侯到晚八点，如果晚八点之前这所房子里有人出现，这个人就是水手。刘新杰心急如焚，巴不得时间过得快些，过了八点水手不出现，行动就取消了。结果在八点差十分时，他们看见房子里有人在活动。
刘新杰下令为了避免上次的纰漏，他先摸进房子，其他人听动静再行事。进房子后，刘发现房里的人不是水手，而是水手的下线边日南。原来边日南觉得董乾坤邀约水手有点反常，于是替水手来赴约了。刘新杰无计可施，只好亲手逮捕了边日南。
刘新杰对李伯涵的暗查也有了结果，原来李伯涵并没有白纸黑字的名单，他记忆力惊人，全部的花名册都在他脑子里。“木马”就像无法攻破的保险柜，而保险柜中的炸弹随时可能爆炸……
就在这时谭得到情报，庄先生在大连出现。他猛地醒悟，整个事件中始终可能知情的只有段海平。他再次调查，终于发现破绽，原来段就是水手。刘新杰绝望地看着自己的搭档被谭忠恕逮捕。
水手已是囊中之物，谭忠恕此时有着更进一步的打算：他要通过水手把内部的共产党卧底找出来。谭把审讯水手的工作交给刘、李两人，而自己却从旁观察。李伯涵急切地要找对刘不利的细节，把水手的审讯变成对刘新杰的攻击。刘却一如既往的迟钝，反而把李的攻击化解无形。
刘新杰还不知道，这一切都是段海平认识到“木马”的不可破之后，设计的反间计。庄先生是故意露面的，段的被捕也是他自己所设计。段还预先准备了大量细节，用以引谭上当。因为刘新杰不知情，所以他的反应没有漏洞。段海平最终成功地使得谭忠恕相信，李伯涵才是中共在第八局的卧底，而整个“木马”行动是李帮助共产党布置下来对付他的，于是他杀掉了李，也摧毁了整个“木马”基地……
水手段海平用“特洛伊木马”的手段，成功地破坏了敌人的“木马”行动。为保证刘新杰不暴露，他最终放弃了越狱计划而牺牲了生命。
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