1949年秋天，正在苏州执行任务的地下党焦允俊，突然接到通知，让他立刻返回上海。正在外工作时就接到调令，还是头一次。
临行前，领导却一反常态的严肃，而是温和地握了握焦允俊的手。从这一个动作中，焦允俊敏感地捕捉到一个信息：自己可能被调走了，这个握手就是告别。
当天晚上七点，焦允俊化妆成商贩模样，来到上海西郊的一处秘密联络点。不多时，又陆续进来六个其貌不扬的男子。随后，新领导来到大家面前，进门后就说出在场七个人的名字和职务。焦允俊一听，都是和自己差不多的资历，从红军时期就从事地下工作的副营级。
到底是什么案子，值得华东局如此兴师动众？
上海虹镇老街一户姓秦的贫寒人家，有个小名阿四的九岁小男孩。这天早上，他正在跟客人乞讨，却被一个金发碧眼的外国美女叫住，这个外国美女还会说一口流利的上海话。三天前，阿四头捡到了一个洋皮包，拿去旧货商店换了十万元。而这个皮包就是洋美女的，她这次来就是想问问自己皮包的情况。
阿四头把皮包换掉后，包里的东西都留在自己家，那个年代，普通人都对敌特活动十分警惕，走街串巷的阿四头也不例外。面对洋美女的质问，他记着警察的叮嘱，没说实话，等和洋美女分别后，就赶紧找到警察，回自己家中拿出包中的一个硬皮本。
只见硬皮本子上写的都是洋文，还有些写写画画的图案，画得像是建筑轮廓。分局领导看过硬皮本后，一言不发将其封存进卷宗袋，上交给了华东局。随后，焦允俊等人便被紧急抽调组建了专案组。
原来，硬皮本里记载的，都是苏联专家秘密协助我军，建造海军舰艇“101工程”的绝密信息，所画的图案，就是用于停放制造舰艇的船台。此事甚至惊动了中央，连夜要求华东局组建专案组调查。
但专案组经过几天排查，依旧一无所获。就在此时，华东局截获了一份台湾“保密局”的密电，收件人是代号“老六”的敌特分子。电报是毛人凤亲批的，说这边收到了船台情报，还让他们继续收集军舰的设计图纸。
专案组成员顿时哗然，敌特分子竟然将这份丢失的情报传递出去，还要更进一步。时间紧迫，华东局领导也顾不得批评，直接要求专案组必须尽快破案。或许是压力太大导致的灵光一现，专案组再次召开分析会时，焦允俊突然提出了个大胆的设想。
之前，专案组都把泄密人员范围锁定在舰艇工程组中，但是排查许久都一无所获。焦允俊认为，那个收集情报的人，可能是爬到船厂外围的大烟筒上，借助放大镜观察绘制草图。
此话一出，其他侦查员都震惊了，这也可以？焦允俊笑道：“当然可以。上海战役前，我奉命侦查国民党在吴淞口的炮兵阵地，还要画出每一门火炮、营房的位置，我潜入炮兵阵地附近的水厂，半夜爬到水塔上面用望远镜看的，天亮就开始绘图，整整一个白天才画完。”
这么说来，观察船台并绘图的难度，可以比一整个炮兵阵地简单多了，敌特分子完全可以用这种方式。专案组来到这座大烟筒下，爬上去用望远镜观察，果然清清楚楚的看到了船台。
通过在大烟筒附近走访，专案组获得了一条重要情报：一位叫做黄纯合的人多次在烟筒附近转悠，此人还是国民党在抗战胜利后，安排进船厂的。专案组对他家进行搜查后，果然一副搜出军用望远镜。
原来，几个月前有个人以壹佰万元的价格找到他，要求他借工作之便爬上烟筒画下船台的图，还给他提供军用望远镜。但这位找他画画的人，早已不知道躲到哪里去了。
话分两头，泄密事件的谋划者，国民党六室主任、代号“老六”的敌特分子宋思义，这几天过得不太舒坦。虽然收到了台湾方面发来的“嘉奖”，但让他进一步搜集鱼雷快艇的图纸，这可让他犯了难。
本来搜集船台情报，就是他无奈之下找的办法，是想拖延时间，说不定上司就停止项目了，没想到却等来了催命符。这是国民党和美国中情局共同关注的情报，想糊弄是糊弄不过去的。之前被偷钱包的外国美女，就是中情局给宋思义挑的手下，名叫尤利娅。
就在宋思义头痛不已时，尤利娅找到他，说自己有了搜集情报的捷径。原来，中情局不知道从何处搞来的情报，获悉苏联援助“101工程”有个叫做马念舒的翻译，他的父亲和尤利娅的父亲是同学发小。如果能走通马念舒这条线，那真是再好不过了。
专案组这边，则仍在焦头烂额地寻找线索。焦允俊则按照之前的约定，前去和101工程专家组负责保卫工作的安德烈少校见面。会面地点在一所饭店，但就在进门时，焦允俊被饭店门口花花绿绿的小广告吸引了。
安德烈少校很奇怪，问道：“你在看什么？”只见焦允俊死死盯着一个俄罗斯餐馆的广告，上面写着什么专业俄罗斯菜肴，伏特加打八折之类的话。安德烈少校回忆了一下，惊觉这是昨天给专家组的尼古拉博士过生日的俄罗斯饭店。
在这场生日宴上，一同前往的翻译马念舒意外结识了世交朋友尤利娅——这，自然是宋思义的杰作。
军统在上海有个接头地点，正是一家餐馆。借助这个机会，宋思义把这里改造成俄罗斯餐馆，还让尤利娅找出父亲年轻时和马念舒父亲的合照，摆在显眼的位置，之后就四处张贴广告，吸引苏联专家来这里用餐。
不出所料，苏联专家果然来到这家少见的俄罗斯餐馆。马念舒意外发现店堂里的照片，有不少张是在自家相簿里见过，这就顺理成章地见到了餐馆“女老板”尤利娅。
焦允俊听说此事后，多年地下工作的经验让他十分警觉：这一切都太巧了，怎么偏偏就看到这则广告？怎么偏偏翻译就和老板是世交？回到专案组后，焦允俊立即找出尤利娅的户籍照片，找到捡到阿四头，让他认认是不是那个外国美女，阿四头果然认出尤利娅。
专案组决定，先不要打草惊蛇，做好马念舒的工作，让他和尤利娅接触，再顺藤摸瓜，把尤利娅背后的敌特组织一网打尽。
接下来的行动就顺利多了，不到半个月的时间，尤利娅“收买”了马念舒，得到了“绝密图纸”。与此同时，专案组对尤利娅暗中严密监视，终于摸清了“六室”的基本情况。1949年9月30日，华东社会局专案组在上百名军警的协作下，将六名以宋思义为首的，六名特务抓捕归案。
几天后，根据上级命令，宋思义等人被押解到北京。宋思义等三人被判处死刑，尤利娅在关押途中自尽，其他人员被判处有期徒刑。
10月20日，华东局设宴为七名侦查员庆功，同时宣布一则重要决定：经上级批准，专案组改名为“华东特案组”，继续作为常设小组，专门侦破华东地区大案要案。
