第二天，謝音夢帶着張漢超檢查了袁山的那件衣服，但衣服上的扣子卻是完好的，兩相對比卻發現釦子全部都更換了，張漢超又找到原來的裁縫對證，發現袁山是在他這裏更換的。謝音夢故意將那枚釦子扔掉，發現袁山偷偷藏了起來，袁山謀殺助理的嫌疑大增，張漢超將他帶到公安局，但審訊過程中袁山對答如流，企圖隱藏所有的破綻。

袁山還將殺人的罪證往阿六身上推，但處處都沒有發現袁山的指紋，公安局只好放了袁山。袁山轉而去和簡社長接頭，二人決定在聯歡會上製造一起爆炸案。聯歡會當天，袁山取得了微型炸彈，手捧鮮花來到謝音夢的辦公室，但謝音夢已經明確知道他是殺人兇手，只不過隱藏了罪證，大聲地喝斥讓他離開。

袁山將炸彈早藏在了花籃中，裝作傷心的樣子離開了辦公室。與此同時，公安局正在加大對阿六的審訊力度，在劇團助理和做假證的兩條人命案面前，阿六抵不住了，他交待了全部事實，袁山就是祝組長。聯歡會正在進行當中，專案組緊急趕赴現場，張漢超看到謝音夢拿着花籃要獻給市長，猛地意識到花籃有問題。

張漢超撲向樓梯拐角的袁山，一腳踢飛了他手中的遙控器，與此同時，王黎生搶過花籃往劇院外跑，袁山搶着按下遙控器，楊誠在扔炸彈的同時炸彈炸響。張漢超在和袁山搏鬥中，袁山狡猾地逃離，來到大街上的他不甘心如此服輸，埋伏在街角準備行刺市長時，被張漢超擊斃。此時的謝音夢迴憶起自己與袁山的交往，心情無比複雜。

乘着市長被刺殺，一批特務此刻暴露出來準備奪回上海，市長的廣播講話安定了民心，同時包括簡社長在內的大批保密局特務被逮捕，上海恢復了秩序。楊誠在行動中受了重傷，雖然沒有生命危險，卻一直醒不過來，專案組幾個人都去醫院陪着他說話，想要刺激楊誠甦醒。

在專案組衆人的輪番轟炸下，楊誠終於甦醒，李文蕾和王黎生喜極而泣。專案組成員返回北京，王黎生找到周副局長，他誠懇地表示希望留在專案組，得到了周副局長的理解，王黎生終於如願。但破獲了上海大案的專案組，接下來卻要面對北京敵特組織的更多陰謀行動。