上世纪50年代，由于国内外形势的发展变化，中国自主的核工业计划正在如火如荼地进行当中。在这样的背景下，一列来往于首都北京与西北核基地之间的神秘火车承担起了运送核专家前往核基地的一系列秘密任务。北京市公安特勤所所长龙飞进入到护送核专家行动组，并担当了第一次运送任务的负责人。漂亮的女乘务员辛红羽对龙飞一见倾心，然而列车上的四位核专家对国家核武器研发的整体计划极为关键，龙飞责任重大，不敢有丝毫懈怠。龙飞在列车上发现并抓捕了破坏运送任务的犯罪嫌疑人，在突审的当口，列车突遇前方铁轨上的包裹。龙飞带人急忙赶去，不料列车突然爆炸，四位核专家当场殒命……在案件审查过程中，龙飞遇到了核科学家杨佑亭的女助手谢宝音。杜明明是别人要给龙飞介绍的女朋友，然而却在龙飞出差期间与他的同事兼好友肖克确定了恋爱关系。在列车铁轨上发现的包裹被证实为遭到肢解的人体躯干，一系列碎尸案件的频发令火车爆炸案的侦破变得扑朔迷离……碎尸案的真凶终于浮出水面，凶手尹大龙异常凶残狡猾，在经过精心策划后设计劫持了秘密运送的核专家杨佑亭。经过一番侦破，龙飞、肖克等人发现了幕后指使——梅花组织的上级特务周明天。龙飞借机潜伏成特务，力图打入梅花党组织内部。不料任性的杜明明也潜伏至周明天身边，陷入与周明天、肖克的“三角恋爱”中……随后，杜明明被掐死于体育馆中。被劫持的核专家杨佑亭被发现有假，原来有人冒充并试图进入核基地。周明天被最终证实不是爆炸案的实施者，这背后另有其人。周明天被打下山崖，梅花党组织的一些成员也被缉拿归案，似乎已经平静的生活仍然隐藏了更大的罪恶与真相。谢宝音欲毒害龙飞且杀死了辛红羽，还想杀死杨教授，最终自杀。龙飞从一系列的事件中觉察出了敌人的踪迹，原来真正的敌人——梅花党组织的更大头目，就常年埋伏在公安组织的内部。龙飞、肖克通过对案情的分析和推理，对嫌疑人张刚进行了审讯。特务郑菊村见形势不妙形迹败露，将张刚等人杀害并嫁祸给龙飞。郑菊村不顾女儿谢甜甜的生命执意保守特务身份，幸亏龙飞等人及时赶到，甜甜成功获救，这起惊天阴谋终于落下帷幕。可以说，《秘密列车》（又名《梅花档案2》）继承了张宝瑞小说系列一贯的惊险悬疑风格，在环环紧扣的故事情节中，将敌我错综、正邪难辨、明暗互现的斗争展现出来，追求一种心理上的紧张和刺激。人物之间的关系复杂难辨：情人？敌人？知己？对手？正是在他们针锋相对的斗争中，故事被逐步推向高潮。王雅捷在剧中的身份更是成了全剧的一个亮点，她身份的暴露带来了更为惊人的秘密，为人物与情节的发展起到了推波助澜的作用。