1941年，日本天皇制定了以北京猿人頭蓋骨為核心的特種作戰(zhàn)計(jì)劃，欲將北京猿人頭蓋骨化石占為己有，因此一場(chǎng)圍繞頭蓋骨化石爭(zhēng)奪與保護(hù)的秘密戰(zhàn)爭(zhēng)就此展開(kāi)。

我地下黨員周大海與劉云翔接頭，準(zhǔn)備回京實(shí)施保護(hù)頭蓋骨的計(jì)劃。可周大海的行蹤被叛徒阿三出賣，他們?cè)獾饺毡咎貏?wù)的圍攻，生死關(guān)頭劉云翔掏槍假裝打死周大海后再設(shè)計(jì)掉包將其救出。劉云翔就此背負(fù)上了殺害共產(chǎn)黨人的叛徒罵名。日本人覬覦北京人頭蓋骨的消息不脛而走，國(guó)民黨北平行動(dòng)組組長(zhǎng)肖斌用仿制頭蓋骨設(shè)下圈套，設(shè)計(jì)讓飛賊草上飛偷走假頭蓋骨來(lái)謎惑敵人，不料行動(dòng)過(guò)程中卻被劉云翔的父親，科學(xué)家劉昭發(fā)現(xiàn)。軍統(tǒng)特務(wù)王四易擔(dān)心整個(gè)計(jì)劃暴露，毅然決然地槍殺了劉昭。

劉云翔奔喪回北平，誓要查清真相，并懸賞被盜的頭蓋骨從而尋找父親被害的蛛絲馬跡。

王四易暗中協(xié)助地下黨員梅芳，以自己偽警察偵緝隊(duì)長(zhǎng)的身份救出幾個(gè)地下黨同志后獲得了梅芳的信任。同時(shí)梅芳和高明遠(yuǎn)認(rèn)為劉云翔有叛徒嫌疑，要將其找回審問(wèn)。

草上飛在當(dāng)鋪暴露。當(dāng)鋪老板隨即派人跟蹤。日軍情報(bào)頭目佐佐木來(lái)找死囚鐵頭，因?yàn)殍F頭乃是草上飛先前所在幫派“飛龍幫”的老大，佐佐木欲利用其母親的性命來(lái)要挾鐵頭為天皇賣命。王四易在當(dāng)鋪老板那兒得到草上飛的消息，先行一步捉住了草上飛后通知?jiǎng)⒃葡琛?/p>