一九三七年七月七日，盧溝橋事變之后，抗日戰爭爆發，同年十一月十二日上海淪陷，國民政府遷都重慶，南京被攻占，日本不斷派出飛機對重慶進行轟炸，戰爭進入相持階段。幾名日軍空降而下，當他們到達接頭地點時被圍住，日本女特務千代子救下他們。

1939年，重慶，蘇聯軍事代表團要到重慶和趙延年(謝鋼 飾)談判關于防空武器的事情，千代子接到命令要用影子計劃將談判破壞。日本女特務千代子準備綁架女大學生趙欣夢。千代子是大特務北條榮一(徐成峰 飾)名義上的獨生女，也是趙欣夢幼時失散的孿生姐姐。

趙欣夢的男朋友高志遠(楊爍 飾)是王牌飛行員，他幾次在空中都化險為夷，聽到槍聲后高志遠將受傷的人救下，那人回去后將情況匯報給重慶軍統局，重慶全城都在搜捕日軍間諜。千代子一直從遠處觀察著趙欣夢和志遠的一舉一動。趙欣夢父親不想讓她和高志遠交往，她想參軍去抗擊日本人。

趙欣夢和千代子都因飛機轟炸而躲入地下防空洞，趙欣夢混亂之中看到了和自己長的一樣的千代子，但很快她又不見了。日軍在武漢秘密機場的位置正在通過電報發送，一群日本兵將發現了發報位置，他們將其包圍，發報員死在發報機前。重慶方面在等待著情報的到來，情報副本在李漢正(齊奎 飾)身上。

趙欣夢被軍統陳舊(高鑫 飾)安全送回家中，千代子去會見北條榮一派去的裁縫，他得知替換不順利，千代子要在蘇聯人到達前替換趙欣夢。千代子準備執行備用方案，趙欣夢和同學去了裁縫店試衣服，千代子已悄悄潛入，在趙欣夢試衣服之機千代子將她替換，趙欣夢被捆綁起來。