谁想到于秋兰的养母于黄氏正是敌人潜伏的特务头子“水鸭子”，在炸药的阴谋破灭后，她奉命启动“黑三角”计划，而黑三角计划的领导人叫“猫头鹰”。高思明无意中发现了于黄氏藏在卖冰棍的小车中的电台，于黄氏对他下了毒手。于秋兰对于高思明的死悲痛欲绝，她开始怀疑起于黄氏的很多行为。
石岩他们盯上了派遣回来的特务老三，没想到这个化名老三的人竟是叶道明教授的女婿季施亮。季施亮是一个化学专家，他来江城是来执行暗杀计划的。叶道明发现了季施亮阴谋，立刻报告了公安局，他的大义灭亲行为得到公安局和市领导的高度赞扬，市领导亲自提名，将他选为出席北京国庆的观摩代表，与市里的政协、人大委员一起坐专列去北京。而此时，石岩却通过对季施亮的审讯，发现了很多疑点，他开始审查叶道明的背景，并最终发现，叶道明才是潜伏在江城最大的特务“猫头鹰”，他也是黑三角计划的最高领导。
台湾派来特派员前来和猫头鹰会合执行黑三角计划，但两名特务登陆后，石岩却发现其中一名竟是李虎！另一名是侯老大。石岩在最后一分钟命令部队停止行动，将李虎是我方卧底告诉高震江。原来李虎乘坐的快艇被击沉后，他和侯老大跳水游泳到了公海外，又搭乘渔船到了台湾，他经受了台湾情报部门严格的审查后才重新被重用，但他无法跟这里进行任何联系。
终于在李虎和于秋兰的帮助下，石岩和公安战士一起将敌人的黑三角计划彻底粉碎，而李虎却献出了宝贵的身命。李虎被安葬在了革命烈士公墓，石岩看着程素贞在墓碑前的背影感慨万千，程素贞告诉石岩，她会带着儿子一起在新中国好好生活下去，因为她知道，他们的幸福和安宁是千千万万个李虎这样的烈士用生命换来的。
电影版《黑三角》剧情介绍
我北方某城，敌特窃取我“110号人防工程机密”后，迅速将其转移并通知了国外特务机关。这一密码恰好被我公安机关截获，侦察科长石岩等人投入战斗。特务邢祥取走两把奇特的小钥匙后，在列车上被人击毙，钥匙被拿走。石岩等人顺着钥匙的线索，找到了配钥匙的于秋兰。石岩等人通过细致的调查，查清于秋兰是个无辜的受害者，而她的母亲于黄氏才是埋藏很深、阴险狡猾的特务。公安机关又决定以石岩的照片换境外取货人郎井田的照片，抢先拿到了取货用的信物。郎井田在得知信物已被取走后，决定和货主猫头鹰直接见面。石岩、郎井田、猫头鹰同时来到接头地点，由于郎井田没有接头信物，猫头鹰不肯将货交出。乘二人正在狗咬狗之时，石岩拿到了藏有“110机密”的铜蛤蟆，迅速将他二人抓获，机智地使猫头鹰自己打开了铜蛤蟆，顺利地拿到了“110机密”。
