青年醫生劉云翔因父親被日軍特務殺害而卷入北平地下黨保護國寶"龍骨化石"的行動。日軍駐華情報機構以考古為掩護，秘密盜掘并企圖將這批具有特殊地質研究價值的化石運往日本。在父親生前摯友、地下黨負責人沈教授引導下，劉云翔逐步掌握化石的真正價值，并利用自身醫學專長參與反制行動。他與地下黨情報員林秋月配合，通過解剖學知識破解化石埋藏地點的密碼信息，在日軍武裝押運前夜聯合行動組實施攔截。最終通過醫院地道與火車站月臺的雙重較量，成功摧毀日軍特務隊指揮系統。影片結尾顯示化石完整移交即將成立的文物保護機構，而劉云翔選擇繼承父親遺志繼續從事地下文保工作。