上海“一二.八”事變后，日本帝國主義亡我之心不死，利用當時的特殊地理位置和復雜的社會關系千方百計的進行軍事滲透，制造無數災難，從而導致社會一片混亂。災難的罪魁禍首就是號稱“千面媚諜”的日本特務。她躲藏在租界里，利用合法的身份做掩護，刺探軍事和經濟情報，挑撥上海各種勢力和幫派之間的矛盾，暗中運送軍火，為日軍大規模進攻華東地區做準備。軍統上海站譚站長部署劫殺“千面媚諜”的任務，獵狐組的文組長和舒秀等人臨危授命，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。潛伏在軍統內部中共黨員舒秀再次出擊，帶領特工們夜襲日本人的藏匿點，不料特工阿杰叛變，險些全軍覆沒。抓捕陷入僵局。總部特派員何成休帶來鏟除“千面媚諜”的計劃，利用一位叫袁天杰的中國留日學生和他的日本妻子板井櫻子找到“千面媚諜”。各類情報顯示，板井櫻子很有可能是“千面媚諜”的活動替身。
何成休布置舒秀去碼頭接回袁天杰，接頭暗號是手持紅色汽球，板井櫻子和中島也安排日本特務們去碼頭劫殺。碼頭上賣花女引娣受到日本浪人的調戲，正巧遇到宏義堂的少東家旱天雷巡視碼頭，旱天雷教訓了日本人救下引娣，引娣感謝旱天雷仗義執言，把手上所賣的紅汽球送給了旱天雷，旱天雷十分高興順手又轉發給了來碼頭接船的人們，這下可搞亂了接頭的標志，袁天杰為了安全又化妝成老女人下船，舒秀和中島均都沒有接到袁天杰。板井櫻子秘密領導一個細菌武器研究小組，利用母親曾研究的“罌粟美人”項目，暗中進行細菌武器的制造，袁天杰到上海后按照板井老師的臨終囑托找到了武器研制專家萬崇喜處住了下來，“罌粟美人”的研究遇到制造上的難題，櫻子準備綁架萬崇喜。上海大明星姚芊芊到陸軍醫院慰問傷病員，萬崇喜的侄子萬長官在“一二.八事變”的戰斗中受傷，幾年來久治不愈，醫院也很為難，你芊芊知道后提出把他轉到醫療條件較好的翁氏私立醫院治療.因為那里的院長翁子安是她的好朋友肯定會傾力救助的，院長大為感謝。
翁氏醫院里，院長和醫生給萬長官作各種檢查，余承南暗中保護著萬崇喜，突然外面槍聲大作，余承南忙出去察看，再返回時發現萬宗喜不見了，原來是櫻子派日本特務聲東擊西，把萬崇喜劫特了，櫻子軟硬兼施，但萬崇喜拒絕了櫻子要他合作研制罌粟美人的要求，袁天杰到醫院來找萬崇喜被中島發現，帶人追殺到棺材鋪被舒秀救下，但舒秀卻受了傷。袁天杰跑回萬崇喜家被守候在門里的日本特務抓住。回去的途中遇到了租界里的巡警，袁天杰假裝喝醉酒給巡警暗示，挑起特務們與巡警對射，袁天杰趁機脫身。舒秀負傷后躲入旱田雷的花船被旱天雷帶回宏義堂家中治傷，兩人化解了之前在碼頭的不愉快。袁天杰再次潛入到翁氏醫院找萬崇喜的侄子了解情況，知道了萬崇喜把破解細菌武器的文件藏到匯東銀行的保險箱里，這時日本特務趕來袁天杰只好離開，特務們把萬崇喜侄子劫走，并搜出身上保險箱鑰匙，櫻子分析這個鑰匙一定與萬崇喜有關，說不定對研制細菌武器有用。櫻子命特務們進銀行取保險箱里的東西，舒秀從袁天杰口中了解到萬崇喜存有細菌武器的文件，決定直接到銀行想辦法。