1941年上海租界時期，美國海軍情報局特工索姆斯（約翰·庫薩克飾）以德國記者身份調查好友康納遇刺案。他借與納粹工程師穆勒太太的情人關系獲取情報，卻在跟蹤黑幫頭目蘭亭（周潤發飾）遺孀安娜（鞏俐飾）時受阻。日本憲兵搜捕地下黨的行動中斷了康納線人的供述，迫使索姆斯通過安娜引薦接觸蘭亭及日本情報官田中大佐（渡邊謙飾）。調查逐漸指向神秘女子美和子（菊地凜子飾）——她實為日本軍部安插的間諜，與田中存在隱秘關聯。最終真相揭露：康納因掌握日軍"南進計劃"關鍵情報遭滅口，安娜表面周旋各方實為代號"白狐"的中國間諜，其與索姆斯的合作迫使美日雙方在租界爆發激烈沖突。當日本軍隊突襲逮捕所有涉事人員時，索姆斯在安娜掩護下攜帶情報撤離，而蘭亭與田中則因利益鏈條斷裂陷入對峙。