1958 年，新生的祖國百廢待興，核潛艇理論基礎研究的“水滴工程”步入最爲關鍵的節點。旅居海外的愛國核技術專家安文山，一心歸國效力，然而在即將踏上歸程之際，卻不幸被敵特分子掌控。危急關頭，他將珍貴的研究資料託付給了數學博士計丹陽，期望他能將資料順利帶回祖國。

臺灣軍情部門獲知了這一消息，迅速派遣一個特別行動小組趕赴香港，企圖攔截計丹陽。

公安部當機立斷，派出精銳幹警前往香港護送計丹陽回國，此次行動代號爲“鵲橋行動”。幹警們乘坐威爾遜號遊輪向香港進發，距目的地僅剩三十分鐘時，他們個個神情肅穆，嚴陣以待。

遊輪終於抵達港口，計丹陽剛一出艙門，就瞧見一個戴着藏青色鴨舌帽的男人舉着寫有他姓名的牌子。可他清楚地記得，安文山說過接他的人應戴黑色鴨舌帽，他瞬間意識到情況不對，不動聲色地從那男人身旁走過。誰知，那男人竟突然喊出他的名字，計丹陽果斷否認自己是對方要等的人。

就在這時，計丹陽看到不遠處站着那個舉着他姓名牌、戴着黑色鴨舌帽的接頭人。他剛要上前相認，一輛救護車卻如疾風般駛來，車上的人試圖抓走計丹陽。緊急時刻，接頭的同志開槍反擊，雙方瞬間展開激烈交火，街道上頓時陷入一片混亂，人們驚慌失措，四散奔逃，計丹陽趁機逃離現場。

由於首次接頭失敗，計丹陽依照安文山的囑咐，前往酒店大堂進行第二次接頭。八點半前，他帶着資料來到大堂，前來接頭的是一個女人。女人準確說出接頭暗號，還輕聲提醒計丹陽注意安全，告知他酒店裏埋伏了衆多特務。計丹陽深感危機四伏，對這個女人的話深信不疑。

公安部幹警龐紅梅主動邀請計丹陽跳舞，那女人毫不猶豫地拉着計丹陽步入舞池，想趁亂帶他離開酒店，卻被龐紅梅堅決阻攔。龐紅梅表明自己是奉命前來接應計丹陽的聯絡人，卻不料被人用槍抵住後背。趁此機會，那女人帶着計丹陽匆匆逃走。

龐紅梅將威脅她的敵特分子打暈後，趕忙去追計丹陽，可惜爲時已晚。那女人把計丹陽帶到 606 房間，佯裝失手將一杯水灑在計丹陽的公文包上，包裏的筆記本掉落在地，女人迅速拿起仔細翻看。計丹陽頓時警覺起來，畢竟安文山再三叮囑他，在踏上國土之前，絕不能將資料交給任何人。女人發現筆記本里並非資料，便逼計丹陽交出真正的資料，計丹陽只得承認資料放在房間裏，女人向他索要房間鑰匙後離開。

計丹陽見女人上當，打算趁機逃走，卻被化妝成酒店服務員的龐紅梅當場抓獲。龐紅梅連連解釋，在碼頭接頭的外圍人員不慎暴露，剛纔那個女人是臺灣特務。計丹陽本就滿心疑惑，此刻更是如墜雲霧之中。龐紅梅鄭重發誓，定會用生命守護他以及他帶來的資料。

那個女特務拿到資料返回 606 房間，卻發現計丹陽不見蹤影，她立刻召集同夥四處搜尋。龐紅梅和女特務再度狹路相逢，女特務用槍頂住計丹陽的頭進行威脅，龐紅梅無奈放下槍。此時，計丹陽終於明白龐紅梅纔是真正的接頭人，他將槍踢給龐紅梅，女特務開槍打傷龐紅梅，龐紅梅則掩護計丹陽逃走。

天空驟然下起瓢潑大雨，計丹陽一口氣狂奔出很遠。他將方纔發生的事細細梳理了一遍，龐紅梅隨後找到他，並帶他來到臨時安置點。計丹陽幫龐紅梅包紮傷口，龐紅梅寬慰他不要着急，再想辦法找回資料。其實，計丹陽給女特務的筆記本是假的，他事先已將安文山的研究數據藏在了樓道里的櫃子裏，在逃出時，他成功將資料取走。

次日清晨，龐紅梅護送計丹陽前往羅湖閘口，整個過程需三十分鐘。公安部楚部長和局長早早等在對岸，密切留意着龐紅梅和計丹陽的一舉一動。他們距離順利通關僅剩五分鐘。女特務拿着計丹陽的照片找到羅湖口岸的外籍探長，對其軟硬兼施，探長下令關閉閘口。

好在龐紅梅和計丹陽順利通過安檢，快步走向對岸。儘管探長下令關閉閘口，但女特務想要阻攔已然來不及。楚部長熱情歡迎計丹陽的到來，而計丹陽因這意外的壓力，突然失聲。楚部長安排龐紅梅護送計丹陽前往西川瀘門，並調派其他人暗中保護他們。

計丹陽和龐紅梅坐上開往瀘門的火車，龐紅梅暫時保管裝着資料的公文包，更是寸步不離地跟着計丹陽，不許他與任何人接觸。