罗建成与蓝新按照计划，让蓝新利用院长身份混上了承载着核弹头的专列，准备适时对专列进行破坏。而罗建成则让朱学峰(李强 饰)搞到一辆公安的车，带着朱学峰一同前往专列必经的108隧道，准备将隧道的铁路炸毁。在专列开出后，许子风(高明 饰)得到陈君义自首的消息，并且在陈君义的口供中得知了蓝新就是王院长，并且已经混上了专列，许子风十分紧张带领骆战(赵峥 饰)、万华年等人开车追赶专列。罗建成与朱学峰到达108隧道口，罗建成命令朱学峰将炸药放入隧道，行进过程中，朱学峰竭力破坏炸药，罗建成提前引爆了炸药，朱学峰倒在隧道中，罗建成转身离去，隐藏在上坡上，准备等待机会引爆专列上炸药。罗建成在山腰上准备使用狙击枪引爆蓝新医药箱里的炸药，蓝新感觉罗建成不会顾及自己的性命，十分惶恐，情急之下向负责保卫的公安人员交代自己的特务身份，强烈要求下车，迫使列车停下。许子风他们也赶到现场，许子风登上列车审讯蓝新，骆战带领一组人搜索隧道，发现被炸伤的朱学峰。在审讯的过程中许子风发现医药箱中放有炸药，万华年为保护列车上的核弹头将医药箱抢下列车，眼看引爆即将失败，气急败坏的罗建成愤怒之下向万华年扫射，万华年身受数枪倒在血泊中，骆战、朱学峰等上山缉捕罗建成，朱学峰将罗建成击伤，罗建成看大势已去吞枪自尽。蓝新被捕，死信箱被破，审讯中蓝新全部交代，台湾国民党针对我国核导弹研制进行破坏的这一计划彻底瓦解，与此同时沉埋多年“江西情报小组内奸”一案的真相也大白于天下，许子风告诉杜仙萍(陶飞霏 饰)，他的父亲是清白的，是革命的烈士、是英雄，杜仙萍十分懊悔……子21一案彻底侦破，所有涉案人员一网打尽，朱学峰得到了总部的嘉奖，回到了北京与家人团聚，许子风也得到了女儿的谅解，与女儿婉云，女婿骆战相拥在一起……半年后，我国成功的研制了核导弹。