马云飞和高寒婚礼的当天，来了一个不速之客——“五号奸细组”的老朋友老于，恳请他们再次出山，执行一项他人无法完成的使命：追查盗窃美国核武器资料的双料间谍吉川猛夫。为此，高寒做了落跑新娘，跟随欧阳剑平缓李智博赶赴云南接受使命，马云飞和何坚也被迫出山，于是“五号奸细组”五位成员：语言专家欧阳剑平、爆炸专家李智博、奸细马云飞、密码专家高寒、“神偷”何坚再次集结上了前线。同时，日本方面派出了他们的杀手锏，酒井朝香——她是酒井美惠子的亲妹妹，一个手腕愈加毒辣凶狠的高档女间谍。　　“五号奸细组”出师不利，被吉川猛夫还没有露出的同伙陷害入狱，五号无奈之下集体越狱……一面逃避美军的追捕，一面追击吉川猛夫，最终揪出了美军内部的叛徒，抢在酒井朝香之前找到了失窃的核武器资料。　　战事愈演愈烈，前方战场的士兵出现了大规模病毒感染，五号奸细组授命查询，路上和这场病毒站的祸首桥本失之交臂。桥本仍是个视科学试验高于一切的科学怪人，他给高寒注射了病毒，把她当试验品绑架走，一路仔细的维护研讨。马云飞、李智博、何坚深化滇缅边境，经过艰难的丛林追击战，摸到了敌人在缅甸境内的生化基地。此刻，高寒为了拿到病毒血清，街救前线的大批战士，也差点献出了生命。　　战事紧迫，正面战场物资短缺。蒋介石盯上了阎锡山早年私藏的军械，阎锡山以军械库建造者李阳失踪为由，不为蒋介石提供军需。戴笠不得不再次求助于五号奸细组，让马云飞四人潜入山西，寻觅军械库建造者李阳的下落。五号奸细组使用日军司令风间义博嗜爱我国画的喜爱，窃得蒋介石家里的古代名画为钓饵，钓了风间义博上钩。籍由卖画，深化风间义博居住的司令部，趁机偷拍日军晋中会战战役记载和花名册，此刻酒井也来了，马云飞巧妙斡旋，在被识破的前夕，顺畅逃出日军司令部。五号按图索骥，马云飞、何坚经过假招供的手法，进入康坑归化监狱。俩人费尽周折，总算取得了监狱里犯人首领朱非的信赖，协助他越狱。朱非行动失败，临死前告知马云飞，自己就是李阳，五号总算抢在日本人之前找到军械库。　　五号奸细组带着宋美龄心爱的国画回到重庆，准备物归原主，一下飞机就碰到了来华帮助的美国飞虎队队长陈纳德在机场遇袭。五号奸细组没来得及脱身，被老于和戴笠堵在了门口。五号从重庆机场枪击现场查起，使用物理、枪械等常识，依托心理学和推理演绎等手法，从极为有限的线索中复原了枪击现场，并沿着蛛丝马迹，完全瓦解了日本人了刺杀诡计。揭开本相后，马云飞等人奉命维护陈纳德来重庆；陈纳德夫人为了保证陈纳德安全，还请来了美国的安全参谋罗特。罗特到达后，对马云飞等人的行动多有指责，而层出不穷的意外，也让五号奸细组屡次堕入被迫。马云飞等人几经周折，发现一切事情的真凶，是安全参谋罗特造成的——这家伙是个冒牌货。　　五号奸细组接到我国远征军孙立人将军的邀请，送一份重要的河道图去缅甸，和他们通行的还有随行记者崔媛媛，马云飞的老同学，高寒为此吃醋不已。他们都不知道此刻的崔媛媛其实是易容后的酒井朝香，酒井杀戮并冒充崔媛媛跟着五号的意图是混入远征军基地，合作日本轰炸机施行轰炸。只有高寒一个人识破了崔媛媛的面目，其他人却都以为她是在吃醋起疑，不相信她的话。当我们一个个被易容的酒井送进陷阱，指引日本轰炸机的篝火即将被点着的时候，归队许久的欧阳剑平带着陈纳德的救援赶到。酒井朝香重蹈了她姐姐的命运，五号奸细组又一次团聚，高寒和马云飞这一对恋人却成为了陌路。