这是一个发生在一九三九年,日军和重庆政府对峙时期的故事。地点是重庆。
一队士兵在战斗机上跳伞,降落在中国的领土上。一个黑衣男子在轿车前等着接头的人,三个接头的日本人来了,被一群中国人包围了,中国人打伤了一个正要开枪的日本人。这时一个日本女人千代子出现了,打死了所有中国人,救了那两个日本人。同时应那个被打伤的日本人的要求,打死了他,三个日本人开车离开了。
20小时前,千代子接到上司的命令,4天后,苏联代表团会到达重庆,和赵廷年开始防空武器的谈判,所以要提前启动影子计划,让谈判胎死腹中。
千代子长得很像赵廷年的女儿赵欣梦,她们想换掉赵欣梦。然后潜伏在赵廷年身边。赵欣梦放学被飞行员高志远队长接走了,千代子等人跟了上去。高志远和赵欣梦来到河边,千代子他们刚行动,前一天晚上没有被打死的中国在河边醒了向天呜枪。原来这个中国人是军统局的,昨晚去逮空降的日本人,被局长大骂。军统局开始全城搜捕日本间谍。
高志远恋恋不舍的送赵欣梦回家,高志远明天就要走去前线了。赵廷年找女儿谈话,不要和高志远再联系了,赵欣梦说毕业要参军,爸爸不同意。早上,军统局的陈旧奉赵延年之命送赵欣梦上学。路上,日本人开始飞机轰炸,他们跑到了防空洞里,千代子他们也跟到了防空洞。武汉的军统局联络处正在给重庆发电报,被日本人发现了,还没发完,就都被打死了,剩下一个重伤的被日本人逮走了。
赵欣梦被陈旧安全的送回了家,陈旧不想走,坐在家里喝茶。千代子来到是本特务的联络处,拿到了隐形炸弹,说如果两天内不能替换赵欣梦就用炸弹炸死赵延年。
又是一天早上,陈旧送赵欣梦去上学,中途赵欣梦和同学说要去买内衣,借机把陈旧甩掉了。赵年正在为新的炮被炸的事焦头烂额。赵欣梦和同学来到日本特务伪装的裁缝那里拿衣服,然后被掉包了。同学带着假的赵欣梦走了。
假扮赵梓梦的千代子头晕回到家中,吴妈端上热茶感觉她喝时有些不对劲儿。赵梓梦被绑到了一处房间后被关押起来,她不清楚是什么人将自己绑起来,但听到有人说日本话,她只能期盼父亲来解救自己,但想不到另一个赵梓梦已替代她,千代子相信自已成功骗过了唐娜、陈旧和吴妈,但还要骗过赵延年,赵延年回家后了解到女儿不舒服,他没进房间。
千代子接到的命令是利用身份将定时炸弹安放在会场上,她晚上去书房查看东西时被吴妈发现。赵延年准备带着赵梓梦一起参加欢迎会,苏联专家提前到达了军需署,千代子在楼上听到了电话。赵梓梦的日语让人放松了对她的警惕,但还是被关押起来。李汉正找部队借车要赶回重庆去,王团长将油加满后骑摩托车离开。陈旧开车带着唐娜和赵梓梦,千代子在车上显然有些语不搭意。赵延年接待了苏联的安德烈将军。
赵梓梦被关押时听到了外面日本人的通话,千代子被车带走后去参加宴会,进门时她将抱打开检查,但里面有一本大字典没有检查,千代子背着包进了欢迎宴会厅。李汉正的摩托车由于路上没油只好停下来步行,他看到了屋里求救的赵梓梦。赵延年想让女儿陪安德烈将军说俄语,千代子不会讲只好用英语回答,她趁机将定时炸弹放入指定地点,还做好了杀身成仁的准备。千代子背着包悄悄靠近了演讲台,她将包放在隐蔽地点后离开。
李汉正趁机杀死了日本人山下和其他看守人员,赵梓梦被解救出来,李汉正看到的灯光是她用灯光在打SOS求救信号。何长官的突然来临让赵延年带人离开主席台,他们刚离开定时炸弹就引爆了,幸好苏联专家没事。赵延年猜出爆炸是日本人干的,千代子想询问安德烈将军的住所,但赵延年只字未提。千代子在楼上看着赵延年想起了日本人说过她妈是被他害死的。赵梓梦对于李汉正的帮忙表示感谢,李汉正发现死者身上的标志,他将她开车送往家中,躲在草丛的一名国军军官看到了他们离开。爆炸调查过之后发现爆炸点只有赵梓梦离开过,千代子晚上悄悄离开赵府,她向组织上汇报了暗杀情况,日本人准备用生化武器来对付安德烈将军。
钟克向赵延年汇报了爆炸案的情况,他认为是赵梓梦将炸弹带进来的,她成了最大的嫌疑人,钟克准备找赵梓梦谈一下,吴妈去敲门时发现她不在房中,当她出来汇报时千代子从另外一个房间走出来,钟克见到她后没说啥就离开了。千代子悄悄潜入赵延年的房间将他衣服里的钥匙制成模具,她趁做衣服之机将模具交给同伙,日本人准备跟踪赵延年。千代子在赵延年门口以送茶之机听到了他的电话,之后她将情报送了出去,她准备用赵延年开会之机在他办公室里找到苏联代表团准备住处。
赵延年让她在办公室里等自己回来一起回家,他坐车去了重庆三峰山五号别墅,那是正是开会地点,会议上主要谈论军事物资的问题。千代子在赵延年办公室里顺利打开了保险柜,看完文件后她将柜子锁上,她知道了苏联代表团的位置。赵延年感觉到女儿有变化了,千代子的话让他更加疑惑。钟克接到李汉正回来的消息还知道他救了赵梓梦,千代子夜间悄悄潜入五号别墅,她和同伙杀死卫兵后冲向别墅。钟克也根据情况做出安排,他上人封锁赵延年的家,并在码头迎接真的赵梓梦。
千代子和同伙将毒气弹投入安德烈将军的房间,他们闻到后全部死亡。李汉正带回了赵梓梦,王处长让人将她送到军统,他猜出背后肯定有阴谋。赵延年听到五号别墅集体中毒后有些吃惊,保密局的人看到黑影进入别墅房间,他们冲进去后说明来意,赵延年只好让他们过去搜查,但一无所获。钏克见到赵梓梦后认出是她,她想回家被阻止,他对整个案件进行了分析,他知道这些情况后没有盲目行动。
李汉正还将逃走汉奸的情况说出来,钟克想一网打尽潜伏的特务,李汉正将担忧说出来,他们将三男一女不慎死亡的消息登到报纸上。钟克去了赵府命人跟踪千代子坐的车。赵梓梦被李汉正控制起来,她借上厕所之机溜走,李汉正发现后过去追赶,他的及时出现救了被人追杀的赵梓梦。
千代子看到房外吉屋出租的告示后知道运送赵梓梦的任务已经失败,赵梓梦想回家时被李汉正拦住,她想起那天被绑的事情。黄三交待那个日本人叫北条千代子,是北条荣一的女儿,面对逼供黄三交待了一切情况,还说认识的人都被李汉正打死。赵梓梦从来没听父亲说过自己的孪生姐妹,钟克知道她会和特务联系,赵梓梦提出利用一下千代子的身份对付日本人。
千代子下课后答应跟着陈旧去看电影,但要先甩开跟踪之人,千代子趁机将情报送到裁缝铺,哑巴裁缝收到情报后离开,但他还是被军统的人跟踪了,黄三见到日本人后称他坐在副驾驶的位置逃生,但他险些被日本特务识破。空军英雄高志远被敌机击落的消息在报纸上传开,赵梓梦看到后十分伤心,千代子从报纸上看到了赵梓梦的死亡是真实的。李汉正从党组织那里知道北条千代子在执行影子计划,他知道情报不能明确地告诉钟克,李汉正的任务是配合军统全力阻止日本人的计划。