1940年，中國遭受著日本帝國主義的侵略，孤島時期的上海，形勢復雜。榮字1644部隊的負責人川本四郎指揮日軍在浙江省衢縣投放細菌“虎烈拉”（霍亂）。日本人對中國實施細菌戰的消息傳開，引起各方高度注意。上海我黨地下情報人員魯世洪、沉璇青奉命調查此事。在沉璇青的影響之下，男友唐承昌和臺灣青年醫生金南植也加入了調查的行列。為了獲取有關日本人在戰場上使用“虎烈拉”的資料，美國地下情報人員肯特不幸被日軍逮捕并打傷，川本四郎把肯特當作活體解剖的“原木”，對他注射了“虎烈拉”。奄奄一息的肯特在正直的日本教授舍命幫助下逃出了魔窟，并將日軍制造“虎烈拉”的秘密資料帶了出來，見到同志交出秘密資料之后犧牲了。之后，川本四郎設法找到肯特的尸首并將其帶回，認為這證明“虎烈拉”病毒對美國人也有效。但發現在他之前已經有人檢驗過肯特的尸體，為了保住制造“虎烈拉”的罪行不暴露，他下令一定要找出這個危險的敵人。此時，川本四郎也開始懷疑他自己的親弟弟平野是背叛了日本國的敵人，對他進行秘密監視，致使平野要炸毀生產“虎烈拉”工廠的行動暴露而被殺。美國特工喬。鄧刺殺川本四郎未能成功，卻獲悉日軍已將五箱“虎烈拉”運進上海，準備運往前線實施“細菌戰”。他將這一情報告知我方情報人員沉璇青。于是，我方決定組織炸毀已經運入上海的“虎烈拉”，可惜未獲成功，為此唐承昌也犧牲了。我地下情報人員李修萍，魯志洪等人立即重新組織力量，趕到川本四郎運送“虎烈拉”上前線的路上進行阻擊。經過慘烈的戰斗，阻擊行動終于成功，“虎烈拉”全部燒毀，川本四郎被消滅，魯世洪、李修萍英勇犧牲，沉璇青、金南植死里逃生得幸存。