上海“一二.八”事變后，日本帝國主義亡我之心不死，利用當(dāng)時(shí)的特殊地理位置和復(fù)雜的社會(huì)關(guān)系千方百計(jì)的進(jìn)行軍事滲透，制造無數(shù)災(zāi)難，從而導(dǎo)致社會(huì)一片混亂。

災(zāi)難的罪魁禍?zhǔn)拙褪翘?hào)稱“千面媚諜”的日本特務(wù)。她躲藏在租界里，利用合法的身份做掩護(hù)，刺探軍事和經(jīng)濟(jì)情報(bào)，挑撥上海各種勢(shì)力和幫派之間的矛盾，暗中運(yùn)送軍火，為日軍大規(guī)模進(jìn)攻華東地區(qū)做準(zhǔn)備。

軍統(tǒng)上海站譚站長部署劫殺“千面媚諜”的任務(wù)，獵狐組的文組長和 舒秀(陶宇佳 飾)等人臨危授命，在抓捕中文組長犧牲。舒秀將千面媚諜擊斃，本以為大功告成，但事實(shí)證明死者只是千面媚諜的替身，真正的千面媚諜潛入碼頭把軍火船炸毀，譚站長嘆息到現(xiàn)在還沒有搞清楚“千面媚諜”的真面目，因而抓捕多次失敗。潛伏在軍統(tǒng)內(nèi)部中共黨員舒秀再次出擊，帶領(lǐng)特工們夜襲日本人的藏匿點(diǎn)，不料特工阿杰叛變，險(xiǎn)些全軍覆沒。抓捕陷入僵局。總部特派員何成休(王一鳴 飾)帶來鏟除“千面媚諜”的計(jì)劃，利用一位叫 袁天杰(徐洪浩 飾)的中國留日學(xué)生和他的日本妻子板井櫻子找到“千面媚諜”。各類情報(bào)顯示，板井櫻子很有可能是“千面媚諜”的活動(dòng)替身，與此同時(shí)日本情報(bào)部門為了保障千面媚諜的安全也在部署刺殺在京都的袁天杰。

京都舞臺(tái)上袁天杰與同學(xué)原塚正在畢業(yè)演出，他的表演教師也是他的岳父板井先生卻讓他馬上返回中國，袁天杰搞不清是怎么回事，這時(shí)殺手趕到，板井先生掩護(hù)袁天杰自己中彈身亡，袁天杰趁機(jī)逃了出來，一路躲避追殺，在軍統(tǒng)來接應(yīng)特工的協(xié)助下，化妝成老男人形象巧妙的混上開往上海的貨輪，在底艙里又遇見到中國找男友的田間美惠子，途中兩個(gè)人相互幫助，貨船抵達(dá)上海碼頭。