马云飞和高寒婚礼的当天，来了一个不速之客——“五号特工组”的老朋友老于，恳请他们再次出山，执行一项别人无法完成的任务：追查盗窃美国核武器资料的双料间谍吉川猛夫。为此，高寒做了落跑新娘，跟随欧阳剑平和李智博赶赴云南接受任务，马云飞和何坚也被迫出山，于是“五号特工组”五位成员：语言专家欧阳剑平、爆破专家李智博、特工马云飞、密码专家高寒、“神偷”何坚再次集结上了前线。同时，日本方面派出了他们的杀手锏，酒井朝香——她是酒井美惠子的亲妹妹，一个手腕更加毒辣兇狠的高级女间谍。

“五号特工组”出师不利，被吉川猛夫还没有暴露的同伙陷害入狱，五号无奈之下集体越狱。一面躲避美军的追捕，一面追击吉川猛夫，最终揪出了美军内部的叛徒，抢在酒井朝香之前找到了失窃的核武器资料。

战事愈演愈烈，前方战场的士兵出现了大规模病毒感染，五号特工组受命调查，路上和这场病毒站的祸首桥本失之交臂。桥本还是个视科学试验高于一切的科学怪人，他给高寒注射了病毒，把她当试验品绑架走，一路细心的保护研究。马云飞、李智博、何坚深入滇缅边境，经过艰难的丛林追击战，摸到了敌人在缅甸境内的生化基地。此时，高寒为了拿到病毒血清，解救前线的大批战士，也差点献出了生命。

战事紧急，正面战场物资短缺。蒋介石盯上了阎锡山早年私藏的军火，阎锡山以军火库建造者李阳失蹤为由，不为蒋介石提供军需。戴笠不得不再次求助于五号特工组，让马云飞四人潜入山西，寻找军火库建造者李阳的下落。五号特工组利用日军司令风间义博嗜爱中国画的喜好，窃得蒋介石家里的古代名画为诱饵，钓了风间义博上钩。籍由卖画，深入风间义博居住的司令部，趁机偷拍日军晋中会战战斗记录和花名册，此时酒井也来了，马云飞巧妙周旋，在被识破的前夕，顺利逃出日军司令部。五号按图索骥，马云飞、何坚通过假招供的手段，进入康坑归化监狱。俩人费尽周折，终于取得了监狱里犯人领袖朱非的信任，协助他越狱。朱非行动失败，临死前告诉马云飞，自己就是李阳，五号终于抢在日本人之前找到军火库。

五号特工组带着宋美龄心爱的国画回到重庆，準备完璧归赵，一下飞机就碰到了来华援助的美国飞虎队队长陈纳德在机场遇袭。五号特工组没来得及脱身，被老于和戴笠堵在了门口。五号从重庆机场枪击现场查起，利用物理、枪械等知识，依靠心理学和推理演绎等手段，从极为有限的线索中还原了枪击现场，并沿着蛛丝马迹，彻底瓦解了日本人了刺杀阴谋。揭开真相后，马云飞等人奉命保护陈纳德来重庆；陈纳德夫人为了确保陈纳德安全，还请来了美国的安全顾问罗特。罗特到达后，对马云飞等人的行动多有指责，而层出不穷的意外，也让五号特工组屡屡陷入被动。马云飞等人几经周折，发现一切事件的真兇，是安全顾问罗特造成的，他是个冒牌货。

五号特工组接到中国远征军孙立人将军的邀请，送一份重要的河道图去缅甸，和他们通行的还有随行记者崔媛媛，马云飞的老同学，高寒为此吃醋不已。他们都不知道此时的崔媛媛其实是易容后的酒井朝香，酒井杀害并冒充崔媛媛跟着五号的目的是混入远征军基地，配合日本轰炸机实施轰炸。只有高寒一个人识破了崔媛媛的面目，其他人却都认为她是在吃醋起疑，不相信她的话。当大家一个个被易容的酒井送进陷阱，指引日本轰炸机的篝火即将被点燃的时候，离队许久的欧阳剑平带着陈纳德的救援赶到。酒井朝香重蹈了她姐姐的命运，五号特工组又一次团聚。

1.马云飞刚看见魏明磊说的是美军基地没有任务的人10点回基地，但第二天对何坚说的是9点。

2.在夺钨奇兵中给高寒传齐南征口信的和钨金的人在被日本人追杀的时候躲进了五号公馆，但是日本人追杀了进来，把公馆的大门的玻璃给打碎了，但是马云飞和何坚在击退他们回来之后门上的玻璃是完好无损的。

3.李智博和何坚在去见藤原的之前马云飞的手是吊着的但是他们回来后马云飞的手是放下来的。

4.第13集马云飞说还剩五发子弹，高寒走前用了一发，后面却又开了7枪。

5.第20集马云飞中镖时捂的胳膊，回去时伤却在手臂。

6.第25集众人进密室时，高寒被劫持，众人按进去的顺序出来，可密室入口极窄，不能在中途换顺序。

7.第26集说要搬家的时候，开车回去路上边上有一块牌子写着百乐门舞厅，这个镜头在第一个事件中出现过。

8.第28集李智博和高寒接应时高寒上膛的手枪和开的第一枪是同一把枪，然后下一个镜头变成了一把双管手枪。

9.第28集何坚炸飞的那个人穿黑衣服，但在楼外时变成了灰色的衣服。

10.第一个故事里，欧阳说1943年如何如何，但是前面剧情说中途岛刚结束，那是1942年的事儿。

11.桥本给高寒注射病毒的时候针管里边有空气。

12.第12集开头，中村少佐给高寒注射麻醉剂的时候，同一个人拿的同一支针管，一个镜头针管里面有空气，另一个镜头针管里面没有空气。

13.第13集15.53处的插座是公牛牌。

《五号特工组2》开闢了不同于以往谍战剧的智斗场面，加入超视觉的战斗场面，使该剧增加了一个个不容错过的精彩看点。（扬州晚报评）

《五号特工组2》除了延续第一部拉风特长，更引入了酷炫的混搭风格，既是动作片与谍战片的充分混搭，也是喜剧片和谍战片的高度结合。（腾讯网评）

剧中沿用原有的人物设定，在不违背历史逻辑、不改变历史轨迹的基础上，注入血肉，涂抹色彩，使其更加鲜活起来。《五号特工组2》此次加大了动作与功夫的元素，同时也嫁接了现代谍战、动作电影、无间道电影等多种元素，主要靠镜头语言的流动性来形成冲击力，张弛有度，独闢蹊径，开启了谍战剧的第二春。（三晋都市报评）

《五号特工组2》自从开播以来，以其紧凑的情节、生动的故事、真实的场面以及複杂交错的人物脉络自成一派，成为晚间黄金档的收视热点。（网易评）

而不同于以往谍战剧以“智斗”为主，《五号特工组之偷天换月》着重刻画了特工们不凡的身手和精彩的打斗。该剧从一新颖角度地塑造了一群中华民族的精英形象，人物个性鲜明，栩栩如生。故事既有动作性，也有悬疑推理性，在大众喜闻乐见的前提下，雅俗共赏，充分体现了文学艺术性，同时，该剧也包含着浓郁的人情味，揭示了战争与人性这样深刻的主题。（搜狐网评）

该剧是继《五号特工组》之后的又一部革命动作戏，沿袭了《五号特工组》一贯的动作性和悬疑推理性风格，在大众喜闻乐见的前提下，雅俗共赏，充分体现了文学艺术性，同时，该剧也包含着浓郁的人情味，揭示了战争与人性这样深刻的主题。（新浪网评）