1950年代某城市。公安局處長杜永楷（浦克飾）、科長汪亮（李亞林飾）圍繞徐秋影（沈冰凝飾）被殺展開調查，現場發現彈殼和紐扣。首先列入懷疑的是教育局干部彭放（于中義飾），因其曾與徐談過戀愛，后因徐移情別戀產生怨恨，并在其私藏手槍中發現少了一粒子彈。調查期間城內出現代號P491的特務，彭放被傳訊后突然中毒身亡，引起杜永楷警覺。隨后羅精達（張巨光飾）作為P491反革命分子浮出水面，其外甥女邱滌凡（張圓飾）因參與投毒暴露后，羅精達企圖化妝潛逃時在碼頭被捕。審訊中羅精達供認徐秋影遭暗殺的真相，原來她因知曉特務組織秘密而被滅口，羅精達為掩蓋罪行不僅指使邱滌凡對彭放下毒（因彭掌握部分線索），還偽造紐扣物證轉移警方偵查方向，最終案件在公安機關抽絲剝繭下真相大白。