1929年国民党反动派对共产党的血腥镇压已经持续了整整两年，整个中国笼罩在一片白色恐怖之中。在上海租界，中共地下党人夏风告别了即将新婚的未婚妻陆玫，去咖啡馆与中共另一地下党员朱雷秘密接头。不料，中统特工高扬已带队在咖啡馆内埋伏。一顿混战之后朱雷壮烈牺牲，夏风重伤被俘。而这一切被朱雷十二岁的女儿朱美云和夏风的未婚妻陆玫看在眼里。转眼十年过去，抗日战争爆发已有两年，国共两党为了民族大义开始了联合抗日。此时的陆玫已经成为一名优秀的中共特工，而她的未婚夫夏风至今生死不明。1939年的上海外围已经被日本全部占领，只有租界在英法美的统治下成为一座孤岛。汪伪组织76号在租界成立，其主任王群拉拢上海青帮大字辈元老季云天二徒弟张天虎，随后大肆搜捕破坏在租界的国民党和共产党双方的地下抗日工作站。一时间青帮大佬季云天落水当了汉奸的事情在上海传开。梅机关的机关长渡边一郎正在追查国民政府撤退时隐藏的一批国宝，藏宝图被一个小和尚悄然带入租界。介于租界是英美人管辖，渡边命令王群联合张天虎，依靠青帮的力量在租界寻找小和尚，抢回藏宝图。重庆军统方面也派出了十年前抓捕中共党员朱雷和夏风的高扬潜入上海，让高扬带队完成刺杀季云天以确保藏宝图不要落在日本人的手里。同时新四军也派出了陆玫去上海执行任务，任务的目的同样是刺杀季云天和建立新的地下抗日组织。一时间，上海滩多方势力一触即发。
季云天大弟子赵天龙是上海青帮二号人物。赵天龙的儿子赵非是个纨绔子弟，因爱慕玛丽亚医院的女护士孟香兰，天天去医院泡病号。刺杀当日，高扬计划失败，同僚全部被杀，他本人负伤侥幸逃脱，巧被赵非与孟香兰所救。刺杀事件让季云天意识到自己背了汉奸的黑锅，他拒绝了渡边的合作请求，待在公馆里不再出门。狡猾的渡边随即让各大报社造势说季云天已经落水投靠日方。同时张天虎发出对高扬的江湖通缉令。赵天龙得知刺杀事件后，生怕儿子赵非惹出乱子，便叫自己的得力手下叶三去加以保护。叶三不但飞刀功夫了得，为人也十分忠义，江湖人称“妖刀”叶三儿。伤未痊愈的高扬前去与上级处长接头，谁知又被76号抢先一步，处长奄奄一息之际告诉高扬，军统高层已经怀疑高扬就是76号的卧底代号“毛脚女婿”的内奸。季云天带着赵天龙张天虎一如既往的来到汤圆摊边吃汤圆。为证明自己清白的高扬只身前去行刺。同时还有前来刺杀张天虎的陆玫等人。正当高扬拔枪逼近之时，远处高楼一角一个狙击手率先开枪，这个狙击手正是十年前牺牲的朱雷烈士之女朱美云，当年朱雷死后，她被中共送往苏联军事学院训练为一名优秀的狙击手，此次她潜入上海正是为父报仇。枪声一响顿时场面混乱，季云天被手下护送逃走。陆玫也与高扬一同撤离。陆玫与高扬达成共识，共同完成夺取藏宝图的任务，当陆玫在天台帮助高扬抓获枪手发现竟是朱美云，陆玫感慨万千。经历了两次刺杀的季云天认识到了问题的严重性，他决定在家中开堂会，把各界名流请来以表明他不当汉奸的心计。怎料堂会当天，真正的“毛脚女婿”潘大叶受日本人之意枪杀了季云天。原来渡边早已得知季云天在租界找到了怀揣藏宝图的小和尚，并偷偷藏在家中。枪声一响躺会大乱，渡边趁机赶往后院抓小和尚但扑了一空。另一方面，堂会当天在墙头高点进行监视的朱美云混乱之下被王群等人发现，朱美云逃跑途中被赶来看戏的赵非孟香兰所救，孟香兰却被日本人抓去。
陆玫等人解救下孟香兰，后者当即加入了陆玫的地下小分队。季云天死后，青帮势力掌握在赵天龙手中，渡边绑架赵非相要挟迫使赵天龙与其合作。陆玫高扬等得知情况，合力施巧计将赵非从76号救出。赵非为追随孟香兰也稀里糊涂地加入了陆玫地下小分队。组织被毁，高扬只身回到俄国舞女娜塔莎住处，怎料娜塔莎早已被渡边收买出卖了高扬。娜塔莎将高扬与陆玫等人接头地点泄露，王群等76号特务随即将陆玫负责的上海中共最后的一个秘密联络点端掉。幸好当时高扬将陆玫等人约出碰头，商议一起寻找小和尚藏宝图的计划。高扬陆玫等人赶往一个废弃的军统联络站时发现小和尚的尸体，身上的藏宝图也不知去向。返回中共联络点时又中了早已守候着的76号埋伏，危急时刻被暗地跟随着的叶三所救。联络点被端，众人没了去路，赵非提议让众人去自己家一处租界旁的别墅隐匿。明知被娜塔莎出卖，高扬还是选择只身一人前去赴约，咖啡馆里一场枪战，危急时刻娜塔莎为高扬挡下子弹身亡。心灰意冷的高扬独自在接头徘徊，第二天回到别墅随即被朱美云拔枪以对，陆玫苦口说服才化解冲突。
之前杀死小和尚抢走藏宝图的人也正是潘大叶。在确定了“毛脚女婿”就是潘大叶后，高扬只身一人前去捉拿，却让狡猾的潘大叶逃脱。潘大叶自知一个人难以独吞这笔财富，便找到张天虎和吴阿四，请他们帮忙。张、吴二人也是见利忘义之徒，三人一拍即合，而这一切被潜伏的我党地下人员花匠窃听到了，花匠迅速把消息传给陆玫。高扬和陆玫决定将计就计，在赵天龙的帮助下，抓住了潘大叶，拿回了藏宝图。可是由于赵非的疏忽，潘大叶再次逃脱并将藏宝图扔在火里，藏宝图被烧的残缺不全，只剩下角落里写的一首模棱两可的诗：低头赏白鹤，举目望神龟，平湖方入眼，弃酒步翠微。众人只能凭着赵非对藏宝图的印象，赶往遂昌地区寻找宝藏。另一方面走投无路的潘大叶直接找到梅机关，拿出自己复制的地图与渡边谈条件。渡边随即命令行动队佐田带人前去遂昌。在遂昌当地游击队的帮助下，陆玫小分队成功赶在日本人之前挖掘出了故宫国宝，并吸收了一名新的女队员，善于投掷手雷的铁妞。陆玫小分队成功撤回上海，并留下“刺梅小队”的纸条，另渡边咬牙切齿愤怒不已。
日本随军记者武藏，因亲眼目睹了南京大屠杀的惨状，精神受到极大刺激。他携带记录有日军暴行的照片悄悄逃走，逃至南京郊外被国军截获，随着撤退路径被带到重庆。重庆军方十分重视武藏手中资料，派遣军统特攻高晋为特派员护送武藏到上海租界，为的是在英美租界力量的庇护下到从上海港转移出海，以便在国际社会公布日军罪行。日军陆军部为毁灭证据，派出精锐特遣队一路追杀。高扬作为上海军统仅剩的特工人员，受命前去接应，并一路协助高晋护送武藏。高扬自知个人力量有限，找到陆玫女子小队寻求帮助。本着民族大义统一抗战的精神，陆玫带领女子小分队与高扬一同踏上征程。陆玫高扬等人与自西而来的高晋刚刚汇合，日本陆军司令部派来的特遣小队就尾随而来。小分队为保武藏安全完成任务，只能且战且退，一路东行。陆玫小分队等人意识到武藏不是一名普通的日军战俘。而军统特派员高晋却以权限为由拒绝告知高扬陆玫等人武藏身份等事情。经历一场场斗智斗勇的激烈战斗，陆玫等人行至苏北一处村庄却遭遇一群“土匪”的包围。
原来包围小分队的“土匪”是被赶出村庄的村民，整个村庄被日军占据作为秘密训练基地。正当村民们与陆玫小队对持的千钧一发之际，驻扎村庄的日军冒出，对众人射击。陆玫等人忙掩护老乡撤退，慌乱之余武藏逃脱不知去向。惊魂未定的武藏误入日军秘密基地。亲眼目睹被军国主义洗脑的日本少年亲手杀死自己在中国的寄养父母。原来村庄就是一个秘密训练日本高级特攻的训练场。武藏又一次受到极大震撼。一个逃脱了的日本少年发现了惊魂未定的武藏二人正欲逃离村庄被日军发现，眼看日军逼近此时高晋赶到带着武藏和日本少年撤退。高晋孤身一身难敌日军，危急时刻他想起上级的秘密指示，打算击毙武藏，独自带着照片资料逃离，此时高扬陆玫小分队及时赶来，共同消灭了村中的日军。看到村中尸横遍野的百姓，武藏崩溃，歇斯底里之际，他身上带着的照片资料也被散落而出，小分队队友们看到那一张张南京城军民惨遭屠杀的照片，顿时场面一片寂静。
陆玫冒险做出主动出击的战术决定，最终将一路追杀的日军特遣队消灭。高晋却在关键时刻为救武藏而牺牲。众人抵达上海却又遭遇梅机关小野以及76号等人陷阱，危急时刻武藏怀抱炸弹冲出人群，牺牲生命帮助高扬陆玫等人脱险。最终幸存的那名日本少年将照片资料带出海外。陆玫等人潜回上海继续进行地下秘密任务。汪伪“中华民国国民政府”在南京成立后，汪精卫大肆屠杀抗日爱国志士。在日方援助下大打金元攻势，网罗在社会上有影响力的人，推行‘以华制华’政策。上海实业大亨王貌霖便是伪政府极力拉拢之人，汪精卫企图利用王貌霖与王克敏和梁鸿志的关系，促使南北两汉奸政权合流。陆玫小分队与高扬不约而同接到了刺杀汉奸王貌霖的锄奸命令，再次联合行动。王貌霖原本也是青帮出身，与已故的青帮大佬季云天是把兄弟，而赵非幼年更是与王貌霖感情深厚，称其为三叔公。此时小分队锄奸行动已经箭在弦上，赵非陷入两难境地。
在对王貌霖进行监视的同时。摆在陆玫小分队面前的第一个首要任务便是刺杀汉奸冯绍仪。冯少仪深入简出常年处于日本人及76号的严密保护之下。陆玫小分队从冯少仪酷爱收藏古董为突破口，派叶三与军统特工老郑共同进行刺杀任务。叶三，老郑扮作古董店伙计进入冯家，叶三利索解决冯少仪，怎料撤退途中遇到赶来的佐田，老郑中枪被俘。小分队下一个目标直指王貌霖。赵非出于感情，请求父亲赵天龙说服陆玫小分队放弃刺杀王貌霖的任务。酒桌之上，高扬极不留情面向赵天龙表明军统方面已经下定决心进行刺杀。陆玫苦心开导，告诫高扬要以民族大义为重，锄奸不仅仅是为了杀人。最终，大家一致决定给王貌霖一个改过自新的机会。赵天龙前去与王貌霖密探，希望王貌霖放弃与日本人为伍随自己取香港，王貌霖当即拒绝。赵天龙失望异常，与王貌霖断绝了关系。
高扬背弃了与赵天龙的约定，暗地里瞒着陆玫等人，组织军统特工前去刺杀王貌霖，最终任务失败，导致自己同志白白牺牲。高扬只身一人逃回军统联络站，不料联络站早已被76号特务一锅端，并布下陷阱守株待兔，高扬一场狼狈拼杀，身负重伤，危急时刻陆玫赶到相救。另一方面赵非得知王貌霖铁了心要投靠日本人，痛哭一场，赵天龙陪伤心的儿子一醉方休，赵非最后下定决心不再姑息自己的三叔公。一个月后，伤愈的高扬查明了之前导致军统联络站泄露的正是先前被佐田抓获的同志老郑，高扬之身前去给了昔日的战友一个体面的自了机会。此时王克敏特使即将赶到上海与王貌霖接洽。经历了上一次冯绍仪被杀事件后，梅机关与76号更加加大了对王貌霖的保护，唯一的刺杀可能只有依赖朱美云的远距离狙击刺杀。可是同为神枪手的梅机关佐田早已将王貌霖住所周边的可能狙击点严密布控。陆玫小队又一次陷入僵局。
陆玫小分队巧用调虎离山之计，假意放弃王貌霖而将目标转为即将在码头上岸的王克敏特使。渡边得到消息仓促之下带领人手火速赶往码头。中途汽车上的渡边思索再三，识破了小分队的计策，急忙带人折回。可是为时已晚，此时高扬陆玫等人已经杀进王貌霖居所，王貌霖狗急跳墙负隅顽抗竟欲挟制赵非换取脱身，危急时刻远处朱美云扣动扳机，子弹穿过了王貌霖的头颅。抗日战争进行到相持阶段，前线爱国将士奋勇杀敌，却还要面临药品物资困乏的困境。广大爱国志士纷纷冒着危险向前线偷运药品。渡边通过多种手腕在上海租界大肆破坏药品运输。中共游击队特派员杨瑞秘密前往上海与陆玫接头为的是恢复药品供应线路。得知我方药品线路联络人已被日军抓往苏州地区集中营，陆玫等人故意自投罗网前去营救，高扬等人在外接应。集中营里，陆玫在同样被抓来的上海百乐门舞女陈晓蓉帮助下带着所有妇女共同逃跑，关键时刻联络员的贴身丫鬟小哑巴不小心跌倒暴漏目标，导致联络员牺牲，陆玫等人无奈只能选择撤离。
