抗日戰爭時期，代號“木蘭花”的中共特工柳葉飛(楊恭如 飾)從李部長那里接受了新的任務。因為柳葉飛酷似日本駐上海領事安森的養女、日本特工美惠子，李部長決定讓柳葉飛利用這個優勢，潛入上海。秘密獲取日本的秘密計劃并調查和清除叛徒。柳葉飛易容，對未來的斗爭充滿了期待。

由于叛徒出賣，上海地下黨遭到破壞，易容后的柳葉飛奉令前往上海，在碼頭被竊賊搶了行李，多虧了路過的林少鋒(何政軍 飾)出手相助。林少鋒對柳葉飛一見鐘情，柳葉飛也對林少鋒很有好感。

柳葉飛來到了上海的秘密聯絡點，陷入了回憶之中。

十天前，土肥原賢二接到日本軍部急電，命他執行神秘而至關重要的“餓蟒行動”。

日本女特工美惠子在跟蹤軍統女特工冷月(王媛琪 飾)，她安排人對冷月進行盯梢，就在密探電話上報冷月行蹤的時候，柳葉飛打暈了密探，她找到了冷月，說自己是中共地下黨，因為中共的電臺被破壞，她要借軍統的電臺發電報。冷月同意合作。

美惠子著急大隊日本兵，日本兵趕到，冷月和柳葉飛順利撤離。

土肥原賢二命令美惠子必須絕對保證餓蟒行動的安全。土肥原為“餓蟒行動”的順利實施，制造了許多假象。

軍統也安排特派員“孤鷹”潛入上海，誰也不知道孤鷹到底是誰，孤鷹也肩負著重要的任務。

中共地下黨的叛徒“菊劍”出賣了組織，日本軍官伊藤(三浦研一 飾)利用菊劍的情報，屠殺了打量的中共地下黨。

伊藤的手下井上帶兵四處剿殺地下組織。

正是在這樣的危難時刻，柳葉飛來到了上海，她第一個聯系的就是藥店的馬掌柜(高明 飾)。兩個人順利地接上頭，但此時馬掌柜已經被人盯上。

馬掌柜給柳葉飛布置了任務，讓她去百樂門舞臺，接近伊藤，趁機獲取重要情報。

林少鋒和軍統上海情報站的站長唐海杰接上頭，原來，林少鋒是軍統特工，但誰也不知道，他其實就是孤鷹。

百樂門舞廳，伊藤迷上了美麗的柳葉飛，要求柳葉飛跳舞，并將柳葉飛帶回自己的住所，伊藤收到一個神秘的紙條，上面告訴他柳葉飛是共產黨。