羅建成(夏凡 飾)與藍新按照計劃，讓藍新利用院長身份混上了承載著核彈頭的專列，準備適時對專列進行破壞。而羅建成則讓朱學峰(李強 飾)搞到一輛公安的車，帶著朱學峰一同前往專列必經的108隧道，準備將隧道的鐵路炸毀。在專列開出后，許子風(高明 飾)得到陳君義自首的消息，并且在陳君義的口供中得知了藍新就是王院長，并且已經混上了專列，許子風十分緊張帶領駱戰(趙崢 飾)、萬華年等人開車追趕專列。羅建成與朱學峰到達108隧道口，羅建成命令朱學峰將炸藥放入隧道，行進過程中，朱學峰竭力破壞炸藥，羅建成提前引爆了炸藥，朱學峰倒在隧道中，羅建成轉身離去，隱藏在上坡上，準備等待機會引爆專列上炸藥。羅建成在山腰上準備使用狙擊槍引爆藍新醫藥箱里的炸藥，藍新感覺羅建成不會顧及自己的性命，十分惶恐，情急之下向負責保衛的公安人員交代自己的特務身份，強烈要求下車，迫使列車停下。許子風他們也趕到現場，許子風登上列車審訊藍新，駱戰帶領一組人搜索隧道，發現被炸傷的朱學峰。在審訊的過程中許子風發現醫藥箱中放有炸藥，萬華年為保護列車上的核彈頭將醫藥箱搶下列車，眼看引爆即將失敗，氣急敗壞的羅建成憤怒之下向萬華年掃射，萬華年身受數槍倒在血泊中，駱戰、朱學峰等上山緝捕羅建成，朱學峰將羅建成擊傷，羅建成看大勢已去吞槍自盡。藍新被捕，死信箱被破，審訊中藍新全部交代，臺灣國民黨針對我國核導彈研制進行破壞的這一計劃徹底瓦解，與此同時沉埋多年“江西情報小組內奸”一案的真相也大白于天下，許子風告訴杜仙萍(陶飛霏 飾)，他的父親是清白的，是革命的烈士、是英雄，杜仙萍十分懊悔……子21一案徹底偵破，所有涉案人員一網打盡，朱學峰得到了總部的嘉獎，回到了北京與家人團聚，許子風也得到了女兒的諒解，與女兒婉云，女婿駱戰相擁在一起……半年后，我國成功的研制了核導彈。