马云飞和(he)高寒婚(hun)礼的当(dang)天，来了一个不速(su)之客——“五号特(te)工(gong)组(zu)”的老朋友老于，恳请他们再次出山(shan)，执行一项别人无法完成的(de)任务：追查盗窃美国(guo)核武器(qi)资料的双料间谍(die)吉川猛夫(fu)。为此(ci)，高(gao)寒做(zuo)了落(luo)跑(pao)新娘，跟(gen)随欧阳剑平和李智博赶赴云南(nan)接受任务，马云飞和何坚也被迫出山，于是“五号特工组”五位成员：语言(yan)专家欧(ou)阳剑平、爆破(po)专家李智博、特工马云飞、密(mi)码专家高寒、“神(shen)偷”何坚再次(ci)集结上了前线。同时(shi)，日本方面派出了他(ta)们的杀手锏，酒井(jing)朝(chao)香——她是酒井美惠子(zi)的亲妹妹，一个手腕更加毒辣凶狠的高(gao)级女间(jian)谍。
　　“五号特工(gong)组(zu)”出师不利，被吉(ji)川猛夫还没有暴(bao)露的同伙陷害(hai)入狱，五号无奈(nai)之下集体越(yue)狱……一(yi)面躲避美军的追捕，一面追击(ji)吉(ji)川猛夫，最终揪出了(le)美(mei)军内部的叛徒，抢(qiang)在酒(jiu)井(jing)朝(chao)香之前找到了失窃的核武(wu)器(qi)资料。
　　战(zhan)事愈演愈(yu)烈，前方战场的士兵出现(xian)了大规模病毒感染，五号(hao)特工组受(shou)命调查，路(lu)上和这(zhe)场(chang)病毒站的祸(huo)首桥本失之交臂(bi)。桥本还是(shi)个视科学试验(yan)高于一切的科学怪人(ren)，他给高寒注射了病毒(du)，把她当试验品绑架(jia)走，一路(lu)细心的(de)保护研究。马(ma)云飞、李智(zhi)博、何(he)坚深入滇缅(mian)边境(jing)，经(jing)过(guo)艰难的丛林追击战，摸到(dao)了敌(di)人(ren)在缅(mian)甸境内的生化基(ji)地(di)。此时，高寒为了(le)拿到病毒(du)血清，街救前(qian)线的(de)大批战士，也差点献出了生命(ming)。
　　战事紧急，正面(mian)战场物资短缺。蒋介石盯上(shang)了阎锡山早年私藏的军火，阎(yan)锡山以军火库建(jian)造者李阳失踪为由，不(bu)为蒋介石(shi)提供军需。戴笠不得不再次求助于五号特工组(zu)，让(rang)马云飞四(si)人潜入山西，寻找军火库建造者李阳的下落。五号特工(gong)组(zu)利用日军司令风间(jian)义博嗜爱(ai)中国画的喜好，窃得蒋(jiang)介石家(jia)里的古代名画为(wei)诱饵，钓了风(feng)间义博上钩。籍由(you)卖画，深(shen)入风间义(yi)博居住的(de)司令(ling)部，趁机偷(tou)拍日军晋中(zhong)会战战斗(dou)记录(lu)和花名册，此时酒井也来(lai)了，马云飞巧妙(miao)周旋，在(zai)被识破(po)的前夕，顺利逃出日(ri)军司(si)令部。五号按图索骥，马云飞、何坚通过(guo)假(jia)招供的手段，进入康坑归化监狱。俩人费(fei)尽周折，终于取得了(le)监狱里犯人(ren)领袖朱非的(de)信任，协助他越狱。朱非(fei)行动失败，临死前告(gao)诉马云飞，自(zi)己就是(shi)李阳(yang)，五号(hao)终于抢在日(ri)本人之(zhi)前找(zhao)到军火库。
　　五(wu)号特工(gong)组带着宋美(mei)龄(ling)心爱的(de)国画回到重庆，准(zhun)备(bei)完璧归赵，一下(xia)飞机(ji)就碰到(dao)了来华援助(zhu)的美国飞(fei)虎队队长陈纳(na)德在(zai)机场遇袭(xi)。五号特工组没来得(de)及脱(tuo)身，被老于(yu)和戴笠堵在了门口。五号从重(chong)庆机场(chang)枪击现场查起(qi)，利(li)用物理、枪械(xie)等(deng)知识，依靠心理学和推理演绎等手段，从极为有限的(de)线(xian)索中还(hai)原了枪击(ji)现场，并沿着蛛丝马迹，彻底瓦(wa)解了日本(ben)人了刺杀阴谋。揭开真相后，马云飞(fei)等人奉命保护陈纳德(de)来重(chong)庆；陈纳德(de)夫(fu)人为了确(que)保陈纳德安全，还请来了美国(guo)的安全顾问罗特(te)。罗特到达后，对(dui)马(ma)云(yun)飞等人的(de)行动多有指责，而层出不(bu)穷的意(yi)外，也让五号特工(gong)组屡(lv)屡(lv)陷入(ru)被动。马(ma)云飞(fei)等人几经周折，发现一切事件的真凶，是安(an)全顾问(wen)罗特造(zao)成的——这家伙是个冒牌货(huo)。
　　五号特(te)工组接(jie)到中(zhong)国远征军孙立人将(jiang)军的邀请，送一(yi)份(fen)重要的河道(dao)图(tu)去(qu)缅甸，和他们通行的还有(you)随(sui)行记者崔媛(yuan)媛，马(ma)云飞的老同学(xue)，高寒(han)为(wei)此吃醋不已。他们都(dou)不知道此时的崔媛媛其实(shi)是易容后的酒井朝香，酒井(jing)杀(sha)害并冒(mao)充崔媛(yuan)媛(yuan)跟着五号的目(mu)的是混入远征(zheng)军基地，配合日本(ben)轰炸机实施轰炸(zha)。只(zhi)有高寒一个人识破了崔媛媛(yuan)的面目，其他(ta)人却都(dou)认为她是在吃醋起疑，不相(xiang)信她的话。当(dang)大家一个(ge)个被易(yi)容(rong)的(de)酒井送(song)进陷阱(jing)，指(zhi)引日(ri)本轰炸机的篝火(huo)即将(jiang)被点燃的(de)时(shi)候(hou)，离(li)队许久的欧阳剑平带着陈(chen)纳德的(de)救援(yuan)赶到。酒井朝香重蹈(dao)了(le)她(ta)姐姐的命运，五号特工(gong)组(zu)又一次团(tuan)聚，高(gao)寒和马云飞这(zhe)一(yi)对恋人却成为了陌路。