潜入芥川府邸的杨修远遇到林璇，他将珍藏的全家福给林璇看，就在关键时刻，芥川进入林璇房间，杨修远逃脱。林璇对照片中的日本女人雅子和杨修远本人产生了疑问，她询问芥川，却没有得到回答。
通过游闲海出事前留下的线索，余铭真找到小宝，才知道游闲海是为了自己的安全而独自去完成刺杀高原大佐的行动，现在游闲海正因毒药而受制于方孝，饱受折磨。
假洪强在芥川的授意下，发送假情报欲引出阎天和刘天辰。芥川继续审问向亦鹏，芥川和向亦鹏的谈话将目标锁定在山田的身上，芥川更加确定山田就是中共安插在日本军部的特务。
刘天辰小施计谋，将地点改在了电影院，阎天通过琳达把消息透漏给赵兴，希望借此打乱假洪强的围捕，掩护两人的接头行动。
谍影重重之上海第20集剧情介绍假洪强带着手下来到电影院，正要准备逮捕刘天辰时，赵兴等人闯入，破坏了假洪强的计划。阎天和杨修远掩护刘天辰逃跑，却落入了假洪强的围堵，琳达为救阎天被假洪强打死。
游闲海佯装痴呆带领方孝的手下去余铭真的住处，出手打倒方孝的手下。余铭真的住所引起日本人的怀疑，她带着小宝秘密转移。游闲海回到余铭真的住处发现人去屋空，后来凭着余留下的纸条找到了她，但毒药的药性让他发作起来十分痛苦。
重庆方面派顾明来到阎天住处，告知他上级对他的工作十分不满，让他回重庆当面做出解释。阎天提出给自己一天时间。
杨修远深夜潜入芥川府邸，欲与芥川了结两人二十多年前的恩怨，老奸巨滑的芥川打死了杨修远，林璇亲眼看到这一幕。这时，山田带着日本宪兵队冲进芥川家，拘捕了芥川、林璇和向亦鹏。而芥川反戈一击，逆转局势，反将山田控制，并择日召开军事法庭对山田进行审判。法庭上，芥川携向亦鹏这个重要证人向山田发难，向亦鹏陈述着一个个不利于山田的证据，在芥川咄咄逼人的追问下，形势对山田极为不利。
谍影重重之上海第21集剧情介绍看似陷入绝境的山田突然把林璇带到法庭上，并道出了林璇的真实身世，指出林璇的生父是中共高级特工杨修远，同时，作为芥川助手的林璇与在场的这位所谓中共证人向亦鹏还是恋人关系，面对这两条有力的指证，形势瞬间大变。种种情况表明，中共上级给向亦鹏的任务是假装变节，接近芥川，帮助芥川，打击山田，而结果山田解脱了，芥川却成了日军军部的阶下囚。
而阎天也设计将假洪强引入教堂，将其抓获，审讯中了解到假洪强的身份。赵兴被日本人怀疑是特勤局安插的特务，企图逃亡，未果。阎天证明了自己的清白，重庆方面对他的误会解除，阎天回到上海，继续查找军刀计划的细节。
日本军部的大牢，山田单独审讯了向亦鹏，道出了事情的原委：山田是中共地下组织安插在日军驻沪军部的卧底，因为芥川怀疑山田，为了铲除障碍，上级计划了这次的行动，组织上认为只有不告诉向亦鹏任务的真实目的，向亦鹏才会“演”的逼真。而更让向亦鹏惊讶的是，林璇竟然也是中共高级特工，一直潜伏在芥川的身边，伺机寻找情报。山田告诉向亦鹏，接下来要做的事情就是：越狱。
