晚上刘庆林一个人来到食堂的小饭厅喝闷酒，把老魏头当成倾诉对象。老魏劝刘庆林不要气馁。为了帮助刘庆林立功，老魏偷偷把沈家德藏身处的纸条塞进了刘庆林的衣兜。
老王接到老赵来报，庆丰酒楼有问题。桑副局长安排侦查员布控庆丰酒楼，他特意让所有人都把行动瞒着刘庆林。
刘庆林看到纸条，他认为这是组织上在特意考察他。为了证明自己的清白和能力，刘庆林没有告诉任何人，带上配枪，只身前往纸条上标明的地址。
公安局内，监视刘庆林的侦查员马上向“桑义州”报告，刘庆林独自出门行踪可疑。监视庆丰酒楼的侦查员也报告，发现刘庆林出现在庆丰酒楼。“桑义州”由此确信，刘庆林就是身边的那枚钉子。他马上报告了周局长和柳政委。为不打草惊蛇，“桑义州”撤去原先布控的侦查员，给刘庆林提供“接头”机会。
庆丰酒店密室中，探子密报沈家德，酒楼外面发现了公安局侦查员。沈家德决定立即转移，他化妆一番，企图蒙混过关。庆丰酒楼外，刘庆林看到布控在那里的侦查员同志正在外撤，他更加坚信这是组织对自己的一次有意考验。他不再犹豫，迈步走进了酒楼。
沈家德在小特务掩护下出逃。在酒店的楼梯上，刘庆林与乔装的沈家德擦肩而过，他认出了沈家德的真面目，立即尾随着而求。这时，“桑义州”带着老王等侦查员也来到了现场。沈家德和小特务在岔路口分成两路。“桑义州”派老王带领侦查员追其他特务，自己一人跟着沈家德。
老魏头听了黄医生的分析，惊觉自己递纸条的行为太过鲁莽，可能酿成大错。他急三火四地赶回公安局，却发现刘庆林已经出门了。他的心中涌起一股不祥的感觉。
假桑成功地杀死了刘庆林和沈家德，并污蔑刘庆林是毒箭。老王从刘庆林身上搜到了那张纸条。方小田带人从庆丰酒楼起获了特务的电台。
周局长来到食堂通知老魏头，桑副局长他们又打了一个漂亮仗，准备给他们庆功。食堂里，方小田关切的查看“桑义州”是否负伤。听着侦查员们在议论内奸刘庆林的死，老魏头很是痛苦。
决战生死线第23集剧情介绍柳书记对刘庆林是毒箭表示质疑。老王提议检查刘庆林的宿舍。方小田、老王和“桑义州”带领侦查员彻底检查刘庆林宿舍，一无所获。“桑义州”趁人不备将刘庆林的收音机调到台湾敌台波段。
方小田还在犹豫和困惑中，她本人不愿相信刘庆林是特务。富有经验的报务员丁佩仪说，特务接收台湾指令是可以通过广播的，方小田眼前闪现出刘庆林桌上的收音机。方小田再次进入已经查封的刘庆林宿舍。果然，打开收音机，里面传来敌台的呼号……
深夜，在仁爱医院太平间内，老魏头陪伴着刘庆林的尸体，向他以及之前所有死难的兄弟抒发了心中的愧疚和感慨。他发誓，无论遇到什么困难，都绝不放弃替他们平冤报仇的使命。
柳书记始终觉得刘庆林杀沈家德的疑点较多。丁佩仪帮助补充解释：刘庆林要深度潜伏，必须除掉已经暴露的特务，保护自己的安全。最终，刘庆林被定性为潜伏入我党的特务，周局长宣布公安局内部审查的工作就此停止。“桑义州”和丁佩仪如释重负。面对灵通地区反特工作取得的极大成功，周局长要为“桑义州”向上头请功。
老王把那张纸条交给了方小田。方小田认出是“高飞”的笔迹，赶紧找柳书记商量。老柳建议把这个疑虑暂时藏在心里，不要声张。“桑义州”来食堂打饭，同志们都亲切的呼唤桑副局长，“桑义州”飘飘然地接受着各种恭维。老魏头掩饰住自己的愤怒和激动，还是一如既往给“桑义州”多添菜。“桑义州”全然没有发现老魏头略微异样的眼神。所有能证明自己的线索全断了，老魏头极端绝望，却还是不愿放弃，他认定“假的就是假的，总有一天要露出马脚”。黄医生表示自己会一直默默支持桑义州。
周局长找“桑义州”谈心，敦促“桑义州”和方小田的婚事要抓紧。接连破获两个大案，桑副局长受到了市委市政府的高度表彰。
省公安厅新任副厅长乔岳刚上任，厅长就把灵通破获潜伏特务的好消息告诉了他。乔岳正是当年的高飞。听说功臣是自己的老相识桑义州，高飞很是高兴，打开卷宗却发现照片不是自己认识的那位!
省公安厅反特经验会即将召开，方小田来送“桑义州”，向他剖析了一直以来自己对他的疑惑和警惕，表示从今以后不会再犯过去识人不清的错误。等“桑义州”从省城回来，她就给他一个是否同意结婚的答复。
