1950年代，某城市发生了一起谋杀案，死者徐秋影是当地一名年轻女子。公安局处长杜永楷和科长汪亮负责调查此案。现场发现了弹壳和纽扣，初步怀疑对象是教育局干部彭放。彭放曾与徐秋影有过恋爱关系，但徐后来移情别恋。彭放私藏的手枪中少了一粒子弹，进一步加深了他的嫌疑。与此同时，城内出现了一个代号P491的特务，公安局传讯彭放后，彭放突然中毒，引起了杜永楷的警觉。调查过程中，一个叫罗精达的人浮出水面，他正是代号P491的反革命分子。罗精达的外甥女邱涤凡因给彭放投毒而暴露，罗精达试图化妆潜逃，最终在码头被捕。罗精达供认了徐秋影被暗杀的经过和原因，真相逐渐浮出水面。