1950年8月，夏末初秋的山城格外宁静美丽，滔滔江水川流不息地向东流去。山城市歌舞团乐队的同志们正在认真排练大提琴协奏曲《巴山风雨》，以迎接年末即将召开的首届各友好国家联欢会。

奔流不息的江面上忽然浮出一具不明漂浮物迅速流向53号铁路大桥，警觉的守桥战士们立刻驾船打捞，曲排长奋不顾身跳进湍急的江水中，将漂浮物捞上岸边。掀开层层农家自织土布包裹着的不明漂浮物，一张满是绿色的女性面庞骇然出现在大家面前。

深夜，雷电交加。一个身着白色日本和服的长发女子幽灵般的身影，悠然地从守护在白色别墅前面看房人“大疤拉”的面前飘过，转眼就失去了踪影。轰隆隆的雷声中，从别墅里面传出了一声声清晰的电台发报特有的滴答声。

山城保卫部侦听科立刻截获并破译了这段奇怪的电文。原来这电文是国民党潜伏在山城的特务组织“秋风”小组组长——特务头子“竹子”向台湾中央情报局局长“神父”汇报正在执行的一个名为“幽灵”计划行动的电文。这时，一封自称代号为“梅”的“秋风”小组的重要成员给山城市委副书记郑凯南发来匿名信涵，揭露“幽灵”计划的核心内容就是“秋风”小组已经和前日本关东军潜留在中国的特工进行合作，近期内必将对山城进行一次大规模的军事打击。而绿色尸体极有可能就是进行这次打击所使用的“武器”载体。

事件引起了党中央和国务院的高度重视。公安部立即安排特级侦察员“利剑”马道成(黄志中 饰)前往山城。郑凯南亲自挂帅，组成了以山城保卫部公安处处长陈光(林笑石 饰)、科长周雪(朱婷 饰)以及军医刘杰(田　甜 饰)为骨干的侦破小组。

原本应该烧掉的绿色尸体，被“梅”的手下抛入江中，从而暴露出“幽灵”计划，“竹”恼羞成怒，亲手枪毙了将尸体抛入江中的两个特务，进而密令“菊”立即销毁尸体，挽回不利局面。

郑凯南请山城医科大学的解志远(赵有亮 饰)教授来检查绿色女尸。在医大附属医院的解剖室里，当着解教授和他的助手章含羽，医院院长朱可然(张唏临 饰)(张晞林 饰)解剖室医生孙相一(向 宇 饰)等人的面，周雪揭开了蒙在女尸身上的遮尸布，可露出的却是一具不明男尸的面孔。

陈光周雪迅速出击，当他们来到医院太平间时，一个黑影疾速破窗而逃。太平间里其中一具尸体，正是敌特还没来得及毁尸灭迹的那具绿色女尸，而掉落在女尸跟前的一个听诊器，引起了周雪的关注。

章含羽追求自己的老师解志远，这在医学院是众人皆知的事实。当她陪教授再次前来查看那具失而复得的绿色女尸时，意料之外的事情发生了，解教授竟然在女尸面前晕了过去……