特務袁山專程到越劇團聽戲，懷著通過他們接近上海市長的目的來給謝音夢捧場。晚上七點，袁山坐在車里等待兩個潛伏特務，對上接頭暗號以后，和兩人一起來到他住的豪華別墅內，袁山冷淡的態度引起了兩個特務的不滿，但袁山是他們的頂頭上司，他們敢怒不敢言，只能按照袁山的吩咐去訂做一枚胸針。

越劇團兩名死者沈明和徐國昌的來歷上海市公安局已經調查清楚，張漢超找到徐國昌的老婆，但是一問三不知，張漢超只得到了一張兩名死者和一個陌生男子十年前的老照片。張漢超帶著照片去問越劇團的謝音夢，但謝音夢也不認識這第三個人。此時的袁山已經開始了自己的行動，他送給謝音夢一件高檔的胸針并邀她共進晚餐，而謝音夢又拽著李文蕾給她壯膽，張漢超也同意了謝音夢的要求。

晚上謝音夢和李文蕾二人來到西餐廳，袁山的彬彬有禮和出手闊綽很得謝音夢的歡心，袁山自稱鐘愛越劇事業，希望為上海的文化發展貢獻力量，二人相聊甚歡。吃完了飯，袁山又提出送二人回家，李文蕾和謝音夢在他的車上等待期間，在箱子里發現了大量有關謝音夢的剪報和一些糖果，而此時的袁山正在偷偷與餐廳的阿六完成了接頭。

袁山出了餐廳的門，李文蕾和謝音夢趕緊掩飾二人偷翻他的箱子，總算把事情圓了過去。李文蕾回到招待所，當著張漢超三人的面兒夸贊袁山的浪漫和懂情調，說謝音夢早就對他對心了。第二天，老照片已經分析出了拍攝地點，時間和地點相對，正巧可以查出那是軍統的特務培訓班，張漢超和王黎生再赴徐國昌家里，徐國昌的老婆沒有隱瞞，她告訴二人，照片上的第三個人姓祝，解放前就一直威脅徐國昌給國民黨賣命。

公安局動用了全部力量也沒有查到照片上姓祝的到底是誰，專案組決定再次提審已經移交司法機關的黃宇今。此時，袁山再次邀請謝音夢看電影，借機從她的嘴中套出話來，得知市長要在星期三舉辦文化界的會議，回到家中，袁山招來兩個特務，秘密籌劃下毒。到了星期三，特務老蔡利用送大米的時機，通過搜身檢查進入了永林飯店。

袁山主動要求送謝音夢去飯店，借機把氰化物藏進了她的手包。送大米進入永林飯店的特務老蔡裝作不小心撞到了謝音夢，取來了手包里的毒藥。專案組開始提審黃宇今，黃宇今交代了毛人鳳命令自己殺掉二人的事實，但他其余的什么也不知道。張漢超覺得這和國民黨刺殺市長的活動有關，連忙趕赴永林飯店，而這時，特務老蔡已經在廚房找到了下毒的機會。