《双重任务》讲述了解放战争后期的一场特殊行动。西线围歼战役即将胜利之际，国民党西线部队独立团趁夜向西撤逃。奉命调往东线的某师派出庄连长，率领一支小分队在当地军分区配合下继续追击敌军。
国民党残部藏身于黑山寺，其中不少士兵已经感染传染病。为保护百姓、减少我方伤亡，并争取迫使敌军投降、对其救治后再行甄别整编，庄连长决定寻找医术高明且倾向共产党的韦医生。然而，韦医生已被敌方诱骗上山。于是，庄连长等人假扮成韦医生的助手进入寺院，与他共同救治病患、阻断疫情，同时暗中查探寺内坑道的结构。
最终，我方成功控制疫情，避免疾病扩散到当地百姓之中，并通过坑道救出了一批希望脱离国民党的士兵。随着黑山寺局势平息，国民党独立团残部控制的区域恢复安定，这场兼具剿匪与解救性质的特殊任务也圆满完成。
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