1943年，抗戰進入相持階段后期，日軍為挽救殘局，秘密展開了“芥子氣”化學武器的第三期研發，這就是歷史上臭名昭著的“丁號計劃”。日軍在我國東北地區隱蔽建立了大型的地下試驗基地。故事從上海開始……

1943年初秋，上海郊外，一輛裝著日軍“丁號計劃”的關鍵物資A1物資的運輸車正在行駛，突然殺出一伙蒙面人將物資車上的日軍殺死，并截獲了物資，當他們發現車上居然只一個箱子時就開始疑心日本人在搞鬼，此時又有大批日軍趕到開槍對著他們掃射，蒙面人抬著箱子急速撤離。

上島將軍得知A1號物資車被劫，且劫匪下落不明，頓時震怒。他對平田君說想不到上海的反動勢力那么猖狂，看來精心操練的反策隊該亮相了，正好捅一捅他們的馬蜂窩，第一目標就是搗毀他們的水鄉據點和那個來路不明的歌舞廳。他對平田君保證三天內一定找回丟失的物資。

此時民間抗日團隊“鐵血東北虎”成員們對著劫來的箱子犯了愁，心里既好奇里面到底裝的是什么？又怕狡猾的日本人會設下陷阱，不敢輕易打開。二把手羅長虎第一個沉不住氣，一把掀開箱蓋，眾人見并沒發生什么，紛紛圍了上去準備一瞧究竟，只見箱子里僅裝了幾個玻璃器皿和一些結晶體，正在他們討論不休時，日軍到了他們所在的村莊圍剿，大哥下令兄弟們將箱子里的東西分別保管，分頭逃走。

上海的百樂門舞廳，眾男子為了博得當紅交際花藍欣兒的青睞，使出了渾身的解數。

羅長虎深夜回家，在鬼子反策隊瘋狂掃蕩中受傷的張岸良在家門口等著他呢，他問羅長虎A1物資不是他們搶劫的吧？羅長虎矢口否認。

在上海灘一處神秘的教堂，“交際花”藍欣兒秘密與神父見面，神父讓她看了一張照片，問她是否認識此人，藍欣兒說日本大名鼎鼎的化學專家平田洋一，如今是世界炙手可熱的人物之一，怎么會不認識？神父甚至知道藍欣和平田洋一并不是簡單的認識，而是在德國留學期間的戀人。神父卡列安準備雇傭藍欣兒策反平田，藍欣兒似乎是為了錢爽快地答應了下來。

大島將軍為了保證“丁號計劃”研究組長平田洋一的安全，故意在各大報刊上放出“平田即將從碼頭離開上海”的消息，私下卻安排平田的弟弟平田洋二屆時出現在碼頭，試圖將上海灘的各方潛伏勢力一網打盡。平田卻提出兩個條件，一就是要保證他的安全，二要說服中國專家張岸仁加入“丁號計劃”，否則他哪兒也不去。

地下黨張岸良一直在羅長虎家里養傷，羅長虎一心希望加入組織，這天張岸良帶他去見趙隊長。趙隊長請羅長虎出手在碼頭上刺殺平田洋一。這一天上海灘碼頭人潮涌動，殺機四伏，上海灘的各方勢力齊聚，等著刺殺平田。終于平田現身，羅長虎準備出手，但被東北虎老大攔阻，此時各方勢力已紛紛動手，埋伏已久的日軍在大島指揮下兇悍地殺出，碼頭上頓時槍林彈雨，各方地下組織人員死傷慘重。羅長虎擺脫老大的糾纏出手刺殺平田，就在即將得手之際，卻遭到了神秘女子藍欣兒的開槍阻攔。羅長虎追上藍欣兒的車問她為什么護著日本人，但藍欣兒卻佯裝與他素未謀面的樣子。