第二天清晨，桃花匆匆告別了馮家老兩口和草草，到西北站看望廖春風，桃花故意把自己打扮了一番，告訴廖春風自己收拾得漂亮了，讓他放心，兩人隔著鐵柵欄會心一笑，彼此心照不宣。

桃花打算把微型膠卷送到富平地下組織的吳政委手中，但西安四門封鎖，桃花找到水西安，要利用他的車把自己送出城外，水西安猶豫再三，終于答應了桃花。水西安親自開車把桃花送出城，把門的警察攔不住，立刻通知了祝樸實和賀江山，二人聞訊趕忙追趕，而此時的桃花已經沿小路直奔富平。賀江山和祝樸實遍尋不見桃花，遇到了正在裝作打獵的水西安，水西安一問三不知，二人無法只得和水西安一起回了西安城。

桃花到富平找到藥鋪，但她并不認識吳政委，幸好吳政委看過桃花的照片，兩人經過一番身份核實，桃花顫抖著手把閃擊延安計劃的膠卷交給了吳政委，并且告訴他，廖春風已經被捕了。馮管家去看望廖春風，偷偷告訴他桃花已經出城，水西安也暫時被關起來了。此時的賀江山突然接到上峰命令，要公開槍斃廖春風。

賀江山到了牢房，通知他下午就要執行槍決，廖春風面不改色，只要求再看一眼水車巷，賀江山同意了。桃花并沒有服從組織安全轉移她的要求，而是駕著馬車一路飛馳奔向西安，她打算要營救廖春風，不成功的話就和廖春風一起赴死。桃花回到水車巷，馮家老兩口驚訝不已。

從馮管家口中得知廖春風立刻就要槍決的消息，桃花木然。一邊想著這許多年和廖春風的一件件往事，桃花一邊坐在梳妝臺前打扮著自己，時而流淚時而微笑。警察和特務押著廖春風來到水車巷，面對父老鄉親廖春風感慨不已，號召大家團結起來一致對外。就在此時，一襲紅色嫁衣，鳳冠霞帔的桃花正式辭別了馮家二老，來到廖春風身前。廖春風讓她走，桃花卻拿出了黨組織批準兩人結婚的證明，她笑著說，一輩子只求和廖春風同生共死。桃花又轉過頭面對水車巷的百姓，要鄉親們一定給她和廖春風的婚禮做個鑒證。

桃花和廖春風喝了鄉親們遞過來的酒，當著眾人的面拜了天地，水車巷的百姓無不失聲痛哭。桃花和春風互相攙扶，洋溢著幸福的微笑，大踏步走上了刑場。而在千千萬萬個桃花和廖春風犧牲的背后，舊中國黑暗的天空里，已經閃現出黎明的曙光。