1945年夏季，苏军截获日本关东军的情报：日军大本营组织了由六十八位将佐级军官组成的战地考察团赴伪满洲国进行战地考察。如果能够袭击并消灭这些关东军中的“帝国精英”，可使敌人失去一大批精良的指挥官，不亚于消灭日军的几个军团。特遣队奉命出发。
苏军情报部经过仔细分析，确认双鸭山是考察团的必经中转之地。特遣队员奉命装扮成新京大学的师生以外出实习为由，秘密潜入并与当地情报员书店老板麻五取得了联系。
日本关东军情报部为了保障考察团的绝对安全，提前调派了谍报员“黑貂” 小村十之助前往指挥，他是日本谍报人员中的顶尖高手，也是关东军情报部的一张秘密王牌。
特遣队员杜刚与调度室的情报员鲁成钢秘密接头，取得了考察团到达车站的准确时间，特遣队根据情报迅速潜入车站并袭击了考察团的专列。正当袭击任务即将完成的时候，特遣队发觉此次专列是日军施展的一次“诱虎出山”的掉包阴谋。
原来，狡诈的“黑貂”到任后，通过火车站的调度室向外发布错误信息，扰乱特遣队的视线。他同时通过此次行动，对车站调度室的人员进行反侦察，并封锁了车站与外界的联络。周金锁在与鲁成刚联络中，被日军俘虏。
此时，日军在城中加紧了对特遣队的搜捕，书店也被敌人盯上。“黑貂”亲自出马，在街头与特遣队副队长安哲民相遇，危急之时，安哲民与小村十之助搏斗，并将小村打昏。
麻五怀疑书店对面的米店老板后藤树就是日军设置的暗哨，为摆脱敌人的威胁并完成任务，特遣队决定撤出城里，再寻机会，从头开始。
为使日军考察团安全抵达，“黑貂”并没有放弃对调度室成员的侦察。一天，鲁成钢在车站调度室内接到一个不明身份者投来的小纸团，鲁成钢连忙交给“黑貂”，以证实自己忠实于日本人，并嫁祸到米店老板后藤树身上。
周金锁在妓院对米店老板后藤树的相好樱子进行攻心战，要求她帮助打探视察团到达的准确时间，最终他得到了考察团专列一小时内到达车站的准确时间。
时间紧迫，情况危急，特遣队员虽然知道了准确时间，但敌人的防护措施做得非常严密，根本无法接近车站，也就无法得志考察团何时进入车站，最后，土匪头子震三炮自告奋勇进入车站做内线，当考察团下车的一瞬间，点燃火把，给特遣队信号，王天晓利用弹弓原理将炸弹弹入车站……
这场惊心动魄、斗智斗勇的情报战，以特遣队的最终胜利而告终。