建国初期，境外某国派出代号“觉醒者”的特务潜入我国，启用代号为“紫密”的高级密码进行联络，对我国国防造成严重威胁和破坏。

国外归来的物理博士乔正义，他刚下火车就遭到埋伏在车站特务组织的暗杀，枪战中，乔愽士遇刺，韩再兴副处长不幸牺牲。701研究院破译处处长郑当奉命在全国寻找数学天才，为破译“紫密”补充人材。他来到宁州大学在校园巧遇容金珍，这个容金珍对数学有着特殊的天赋，是校长剑桥大学数学博士姐姐唯一的孙子，他性格单纯，在生活和与人交往上是个弱者。当郑当提出要带走容金珍时，校长有些不放心让他带走。

701行动处处长兼训练营总教官雷婷也招来了三个新人：数学高材生严实；侦察和反侦察能力超强的实习警员潘森；还有灵巧双手和有一对顺风耳的义贼孟小云。701高铁院长也推荐了一个记忆力超常、功夫非常了得的翟莉前来报到。

经过严格的集训和考核，高铁向被录用的新人宣布，为保证国防“二一三”工程的顺利实施，701成立一支针对“紫密”的监听、破译和行动的特殊任务小组，组长雷婷，副组长郑当、安能。

701截获敌特的发报，但内容不得而知，原来这是一直无法破译的“紫密”电码。701接到一个叫王桂华的举报电话，说有两名特务安插在宁州，实际上是一对夫妻，丈夫叫包卫明解放前是敌特组织的发报员，妻子廖悦君，他们不想过铤而走险的日子决定自首。高铁决定利用这一锲机，派我方人员假扮他们夫妻，潜入敌特内部，这是接近“紫密”最有利的时机。他问郑当有没有合适的人选，郑当提出由容金珍和翟莉假扮包卫明夫妇。

敌特组织头目“觉醒者”利用接头倍物前往瑞祥旅馆召唤“飞龙”，接受绝密任务。让他唤醒代号“梅花”包卫明，告诉他有一个叫梁洪的商人前来联络，带他前去领取发报机。不久，容金诊他们由于内鬼泄密，被狡猾的敌特察觉并抓起来，特务陈江年驱车将容金珍和翟莉被敌特关押在青云观。

敌特将翟莉单独严刑拷打她，逼问容金珍是不是破泽“紫密”的人，翟莉始终没有泄露任何机密。容金珍在关押的房间发现一个地下通道，他让翟莉先逃出去，自己留下来掩护她。后来容金珍在敌特互相吵架时疏忽之际，趁机逃跑，很快被特务发现。他肩中一枪仍然朝前猛跑，眼看跑到了悬崖边上，下面是滔滔江水，容金珍心一横就跳了下去。翟莉逃回去之后，带部队赶到青云观却扑了个空。

多部门联合出动搜救容珍未果。翟莉想着自己的任务就是保护容金珍，可到头来容金珍生死未卜，她不相信容金珍会死。翟莉果然没猜错，容金珍跳下崖后，被江水冲到下游，被一位渔家姑娘救起，躺在渔家姑娘的家里昏迷不醒。

最终，容金珍在渔家姑娘沈渔舍命的救护下，治好枪伤。当郑当发现容金珍写在河滩上的演算内容，肯定是容金珍找到了“紫密”的答案，他集合701破译处所有人一起验算容金珍的演算的内容，验算结果表明容金珍的答案是正确的，郑当宣布“紫密”告破。

内鬼最终查实就是潘森被正法；敌特头目“觉醒者”被容金珍击毙；沈渔却无声无息地离开了容金珍，仿佛她从来就没有出现过一样……