抗日战争时期，国民党指派高级教官麦客秘密训练一支女子特工“幽灵行动队”，这支队伍由中美合作训练，入围的11名队员被派往荒岛接受考验，她们的任务是上岛对付被关押的八名死囚，消灭他们后要攻占山顶小屋，时间八小时，麦客希望她们都能活着回来，训练她们花了不少经费，二丫刚入丛林就被陷阱所杀。二丫的离开让她们提高了警惕，冷香身受重伤，已经奄奄一息。红叶提议兵分两路行动，岛上的死囚想尽各种办法偷袭她们，黄佳音被笼网罩住，白鸽奋力拼杀，她们被抓获，一番厮杀后逃出魔掌并杀死几名囚犯。大乔被囚徒老蝎子用枪所杀，小乔冲出去寻找凶手。小乔不慎被老蝎子砍伤，她趁机带伤逃走，老蝎子尾随追赶。狡猾的老蝎子躲藏在丛林中杀死了燕子，但终被黄佳音所杀。囚犯阿七被俘，他交待自己的武器是一把钥匙，红叶识破了他的阴谋，阿七被迫喝下毒汤后倒地身亡。麦客赶往上海执行特殊任务，他在那里等着“幽灵行动队”的到来，她们刚入上海就被七十六号特务盯上，上海军统站已被日军破坏，因防守松懈被俘，分别关押后接受了审讯，小乔要反抗时被一枪打死。女子特工“幽灵行动队”队长红叶，善格斗枪击密码破译，稳定性高；出生苗疆的蓝莲，擅长使毒，邪气，冷艳，独往独来；出身南洋华侨之家的白鸽，天生尤物，擅侦查、色诱，与姐妹们的情感观念迥异，大家通称她“狐狸精”；擅长格斗的小青，性格粗放，孤儿，没姓没名，原上青草命，江湖男儿心，混过戏班子、做过黑道老大的义女；本性温婉的黄佳音，擅洋场交际、狙击，上海大户人家女儿，懂音律绘画，熟谙大上海都市习俗。

红叶换上红裙子后见到上海梅机关的清川任一郎，麦客坐在那里抽烟不止。清川任一郎主动站出来向红叶提出问题，麦客起身后拉起红叶跳舞，她不明白这一切都是为什么，麦客也是被秘电召来后被俘，他的上线都已进入七十六号，麦客不能眼睁睁看着她们牺牲，当务之急是先让她们都活下来。红叶和麦客在舞池发生争执，清川任一郎知道她是中美训练的精英，红叶难以冷静，麦客劝她采用曲线救国的策略，红叶拂手离开。“幽灵行动队”宁死不屈，她们被执行死刑，枪响后她们居然没死，麦客随后走出来，这是他对她们又一次进行的考验，那是上峰的安排，麦客提醒她们千万不要相信看到的东西，小乔被除名，她没通过考核。“幽灵行动队”的第一任务是对付日本人的假币计划，上峰命令她们展开锄奸行动，郑名扬的照片被拿出来，他是上海滩的金融大佬，与日本人有假币合作，行动地点是温泉旅馆，由红叶全权指挥。麦客清楚只杀汉奸绝对不行，对付日本人的假币计划还要采取其它措施，他独自展开行动，麦客原本反对荒岛和审讯训练。小青找到在黑道上混的阿黑，他见到她很意外，小青向他打听起佘山招待所，阿黑听说过那里的情况。红叶和黄佳音通过望远镜紧盯佘山温泉门口，她看出麦客对此次行动有自己的看法，红叶向麦客汇报行动计划，她们打算混入佘山温泉，红叶想用实际行动也激发大家的士气，麦客有了不好的预感，但还是批准了。藤原薰子赶往上海，她即将付任梅机关特务队长，三浦在等着她的到来。

特工队初上战场，急于立功，在队长红叶的部署下，全体出动，乔装成五名风尘女子，准备在郊外的温泉会馆干掉汉奸郑名扬。教官麦客另有任务执行，临行前麦客隐约觉得此行动过急劝告红叶行事小心。老奸巨滑的郑名扬行事谨慎小心，虽然有五位美艳女子在前，只相中了队长红叶伴随左右，手无寸铁的红叶临行之际，取走了蓝莲头发上的毒发卡。红叶利用温泉池外蓝莲、白鸽、小青、春妮声东击西的配合，手脚利索地干掉了郑名扬，几人正欲撤退之际，遇上日本梅机关资深特务头子藤原浩养女藤原薰子的袭击，骁勇淳朴的队员春妮为了掩护撤退，中弹牺牲。首次行动虽胜也败，众队员情绪低落，教官麦客本不认同上峰暗杀计划，认为锄奸只是示威，并不是对付日军假币计划的好办法。藤原薰子此次来上海，正是应养父之命令前来协助梅机关行动队三浦队长，根据藤原薰子的分析，判断此次行动对方应该是一支受过专业训练的特工组织，薰子对只会除奸的特工组织不以为然，认为这支队伍并无高明之处。

红叶向麦客建议趁热打铁，以最快的速度完成锄奸任务，让对方短时间内无法判断他们的目标是除杀与假法币有关的人，麦客欣赏红叶的分析力，并确定下一个目标为独爱京剧的邹道海和偏好女色的熊天罡。邹道海在日本人的假币计划中是个干将，如今摇身一变成了伪上海政府的文化官员，平时好附庸风雅，特别爱好言老板的戏，欲请言老板为日本人唱戏却几次三番在言宝珠处碰壁。言宝珠宁愿断嗓也不愿意给侵略者唱戏。她的民族气节感染了红叶众人。红叶等人将目标锁定在言宝珠身上，红叶决定拜访言宝珠，通过言宝珠这条线，不动声色地干掉邹道海，与此同时，藤原薰子也在分析红叶行动队除杀郑名扬后的下一步行动目标的范围，邹道海正在藤原薰子收集的目标范围之内，并得知此时的邹道海正热火朝天地替自己的养父藤原浩张罗京戏贺寿的事。藤原薰子对父亲让戏子唱戏贺寿之事不以为然，藤原浩告诫薰子，作为一名特工，只有消磨中国人的意志，做到从文化和精神的双重击溃才是真正的成功，因此，让中国人知道像梅老板言老板这样蓄须铭志，断嗓拒唱的民族志士已经放弃抵抗，是对中国人最大的打击。

薰子颇受启发，找来邹道海，让邹带路引见言宝珠，而此时，红叶也带着小青前往言府。红叶开门见山向言宝珠直述来意，获言宝珠欣赏，相谈正欢，薰子与邹道海杀来，红叶以言宝珠侄女之名坦然相见，薰子与红叶、言宝珠嘴上手下几番暗中较量，得不到便宜，以讨要言宝珠珍藏的梅老板的绝版唱片《贵妃醉酒》为由，给言宝珠设下了套，红叶进退有方，替言宝珠暂时挡下了薰子的威胁。言宝珠责怪红叶不该向日本人就范，红叶称这只是缓兵之计，言宝珠只要留在上海一天，日本人就会想出各种办法让她就范，红叶说服言宝珠离开上海，并以言宝珠所赠之绝版唱片赴会邹道海并除杀之，言宝珠对红叶的巾帼侠义深为折服，赠给红叶珍藏唱片。另一头，蓝莲、白鸽等人也查到了汉奸熊天罡的藏身之处，红叶等人商议除奸行动同时进行。小青和黄佳音护送言宝珠安全撤离。晚上，红叶和藤原薰子做着相似的恶梦。童年的阴霾总在梦中出现，令二人无法释怀。邹道海的电话已经被藤原薰子监听。红叶用苏州方言与邹道海联络，声称要替姑妈送唱片。邹道海不知是计欣然答应。日本人无法听懂方言，暂时不能破解电话内容。这为红叶的行动争取到先机。薰子预感到将有事发生，而此时的红叶早已摆脱了言府周围特务的监视，乔装打扮成言宝珠前往邹府。薰子获知邹道海正是捣毁法币印刷厂的告密者，意识到他极有可能已被列入军统暗杀目标，于是立即带人赶去邹府。