Мирский тайно оказывается в Харькове и через новую знакомую на вокзале связывается с Москвой. Мирский докладывает, что у него есть доказательства работы диверсионных групп на территории Украины с начала 30-х годов, на что получает приказ оставаться в Харькове. Рокотов и Елагина продолжают расследование убийства прокурора Шторха, и подбираются совсем близко к преступнику. Ночью на них совершается покушение.

Ночью на железнодорожном вокзале неизвестные угоняют два вагона: пустой и с музейными экспонатами. Рокотов и Елагина пытаются разобраться кто за этим стоит — диверсанты или обычные бандиты. Расследование приводит Рокотова сначала на передовую, а потом и в попавшую в окружение часть Красной Армии. Там судьба сводит его с тяжело раненым Федоренко.

Вернувшись с передовой в Харьков, Рокотов докладывает Мирскому, что в одном из пропавших вагонов были беженцы, которых должны были вывезти из города. Мирский решает закрыть на это глаза и рассказывает, что во втором вагоне были ценности из музея. Под подозрение попадает вор Седой, однако у него и его подельников на момент совершения преступления имеется алиби.

Все понимают, что Харьков совсем скоро будет сдан. Количество преступлений в городе растёт. Продовольственный конвой грабит хорошо организованная банда. В живых остаётся один свидетель, который сообщает, что преступники говорили по-румынски.

Рокотов на месте преступления находит вход в подземелье и идёт туда, попадая прямо в руки диверсантов. Елагина и Громов направляются по следу Рокотова, предчувствуя беду. Рокотов делает Елагиной предложение, однако предстоящее радостное событие омрачает арест Мирского Уваровым.

Елагина и Рокотов пытаются помочь арестованному Мирскому. В это время появляется новое дело — нападение диверсионной группы на расчёт зенитного вооружения. Рокотов и Елагина выясняют, что диверсионная группа будет отправлена в глубокий тыл, и у них совсем мало времени для того, чтобы помешать лазутчикам осуществить задуманное.

Вагон оказывается пустым. Следователи узнают, что диверсионная группа скрывается в пустом цирке. Дальнейшее расследование указывает на того, кто руководил вражеским подпольем. Освобождённый из-под ареста Мирский не верит фактам, представленным Рокотовым и Елагиной.