抗美援朝期间，为保卫抗美援朝运输线，东北铁路公安部门发动群众开展了反特护路斗争。美帝轰炸鸭绿江大桥阴谋未果后，远东情报局派遣特务马小飞潜入中国东北。在列车上，马小飞与餐车服务员、女特务王曼丽接上了关系。王曼丽向国民党国防部辽宁情报站站长、本溪宝生堂药店老板吴济春汇报了远东情报局派人来的情况。吴济春决定先不露面，伺机而动。
潜伏的特务们一直在实施破坏铁路运输线的活动。一天晚上，一列重要军列通过时，巡逻的老工人赵师傅突然发现有人在铁道上鬼鬼祟祟地活动，赵师傅追赶过去，那个人逃跑了。赵师傅急忙打着手电筒检查，发现钢轨结合部已经被人楔进一块钢板。此时，军列已经飞驰而来。赵师傅立即开枪报警通知列车紧急停车，而后用枪托猛力捶打钢卡，终于将钢板从铁轨上打了下来，避免了一场重大颠覆事故。
铁路公安部门在侦破此案时，根据工人们的举报，将工人徐福祥列为重点嫌疑人。就在公安部门准备拘捕徐福祥时，徐突然自杀身亡。公安处高科长侦查后发现，车站调度员顾野平极为可疑。在取得证据后，公安处秘密拘捕了顾野平。经过反复较量，顾野平终于交代了其指使徐福祥颠覆列车，事后杀人灭口，并伪造徐自杀的假象的罪行。顾野平是潜伏在铁路系统的国民党特务，代号303，与99号特务王曼丽同受吴济春领导，但彼此均未见过面。
为了掌握反特斗争的主动权，高科长请示处长批准，冒充顾野平，先与99号王曼丽接头，并渐渐赢得了王曼丽的信任。尔后，高科长以“顾野平”的身份，与马小飞接上了关系。马小飞住在城里，发现到处都是警惕的眼睛，于是让“顾野平”在长岭隧道附近的村子找一住处。但马小飞先后遭到巡逻民兵和护路联防队的严格盘查。马小飞深感危机重重，决定回到城内，争取尽快与辽宁站长接上关系，并让“顾野平”赶快找一个可靠的电台报务员，以获得上级指令，尽快实施破坏行动。
高科长安排女青年何兰英以报务员身份打进特务系统内部