解放初期，四川渝州，曾称霸一时作恶多端的土匪头目白敬斋，被解放军逮捕后枪毙了，他的老宅被政府征用作档案馆使用。档案馆里有一位来自北京的青年文员叫龙飞，因在当地没有住处，被安排在宅内居住，吃饭在宅子旁边的学校搭伙。龙飞自从住进白宅后，连连遭遇奇怪灵异的事件。

自己晚上明明是睡在床上，早上醒来却躺在院子中间的走廊地上，一个扫地的老头正盯着他看，他冷不丁地吓了一大跳。“你是谁？”龙飞禁不住地问道，“我叫刘佑德。”老头回答完后又自顾扫他的地。龙飞心生疑惑，大门自己明明上了锁，怎么馆长说没锁？还有那水管，他去接水时，打开龙头就根本没水，同事来上班说水哗啦啦地流满了一地？同事都用诧异眼光看他，当他回头看他们时，他们都赶忙回避自己很快离开，这是怎么啦？

第二天早上醒来，龙飞发现晚上定好闹铃也莫名奇妙的不见闹响，身边还出现一支枯的梅花枝。同事小徐叫他扔掉，说不吉利，会死人的。还说这屋里有一个白衣女鬼，以前这屋里死过两个人，都出现过这样的干梅花！龙飞表示，他才不相信这世界上有鬼，他一定要搞清楚这到底是怎么回事。

打扫卫生的刘佑德离奇死亡，尸体就躺在龙飞也躺过的走廊地上。公安局刑警队长肖克负责经办此案，他决定在档案馆住上两天，以便更深入了解案情。头天晚上肖克发现有人在外面走动，他悄悄跟上去一看，原来是龙飞穿着睡衣，表情呆板走着，丝毫没注意肖克的存在，好似在梦游一般。

第二天晚上肖克睡意全无，莫名的难受，头晕目眩，他猛地喝了几口开水，便昏睡了过去。一觉醒来，发现自己正躺在刘佑德死亡的位置上，他吓得猛的一醒，档案馆来上班的人员见状纷纷避让，溜回到自己的岗位。

龙飞来到肖克的房间，把肖克的佩枪递给他：“这是你的枪吧？我早上发现在你身边放着，这可不是闹着玩的。”肖克一惊，慌忙接过枪。“你梦游，我也梦游，我们都从来都没有过，这里面一定有问题。绝对不是什么梅花，什么闹鬼！”肖克肯定地说。凭公安人员敏锐的警觉，肖克很快发现了问题的所在。

经仔细排查，肖克和龙飞发现他们饮用的水中，有人故意放了迷幻药，才导致类似“梦游”的状况出现，其目的是装神弄鬼，制造恐慌，达到吓跑他们，接着又发现宅内迷宫般的地下室。“女鬼”再次使用相同手法，迷倒在此工作的公安人员，幸亏龙飞女友南云拾起迷倒公安的手枪，在白衣女鬼即将杀害龙飞时，被南云开枪击毙，她自己也中了白衣女鬼一枪。

这女鬼是谁？她在这里找什么？肖克立即组织人手对地下室进行搜查。龙飞和肖克终于在女鬼出现的地方发现一密室，内存放大量的金条。可惜一个玻璃瓶中的纸条被自燃，无法知道它的内容是什么了。经调查肖克得知，这个白衣女鬼是个特务叫庄美美（她的真名叫黄菲，是现任特务头目黄飞虎的女儿）。白敬斋原本是国民党的特务头目，他在地下室留下这张纸条，肯定与他的身份有关，这个女鬼庄美美冒险进入白宅的地下室，就是为了得到这张纸条上的秘密。由于案情重大，为此，上级特派破案经验丰富的赵处长来渝州指导工作。

龙飞在白家老宅烧毁的那張纸上，找到一个地址，清泥洼路，他设计发现一个叫梅香的护士有重大嫌疑，其实这个梅香是白敬斋的二女，真名叫白蔷。他想利用梅香作为突破口打入敌特的梅花组织，原来这个龙飞是我党的一个特勤人员，当赵处长把这个消息告诉肖克时，肖克不免有些吃惊。赵处长说，白敬斋是国民党的中统特务头子，一直负责这个地区的特务活动。他在当地有没有留下特务组织，我们不得而知。由于白宅传闻闹鬼，上级派龙飞同志隐蔽进行调查，他指示肖克和他保持单线联系。

经过缜密的侦查，白敬斋在解放后建立了一个梅花秘密情报组织，白敬斋却被潜伏的特务叶枫告密而被抓，不久便被政府处死。龙飞利用梅香（白敬斋二女儿）对他的信任，赢得现任敌特头目黄飞虎的信任顺利地进入敌特梅花组织。令人意想不到的是，和龙飞结婚的南云（真名叫白薇，是白敬斋的大女儿），还有那个叶蕾是白敬斋（真名叫白蕾）的小女儿。

最后，梅香被打死，黄飞虎被抓。叶枫身份败露，他绑架白蕾要挟白薇。白蕾被炸死，白薇在山崖上脱掉旗袍，露出背后的梅花图案后和叶枫同归于尽。龙飞和肖克也获得了全部潜伏特务的花名册，与公安紧密配合把特务们一网打尽。