1940年，中国遭受着日本帝国主义的侵略，孤岛时期的上海，形势复杂。荣字1644部队的负责人川本四郎指挥日军在浙江省衢县投放“虎烈拉”。日本人对中国实施细菌战的消息传开，引起各方高度注意。
上海地下党方面将此重大任务交给了地下情报人员沉璇青。在沉璇青的影响之下，男友唐承昌也加入了抗日力量。美国地下情报人员肯特被日军逮捕并打伤，日军对肯特注射了“虎烈拉”，奄奄一息的肯特逃出，见到同志之后牺牲。川本四郎找到肯特的尸首并将其带回，认为这证明“虎烈拉”病毒。川本四郎发现在他之前已经有人检验过肯特的尸体，下令一定要找出这个危险的敌人。川本四郎开始怀疑平野是日本国的叛徒。美国特工乔·邓刺杀川本四郎却未能成功。乔治·邓获悉五箱“虎烈拉”，已经进入上海。他连忙交过一情总告知沉璇青。我方炸毁“虎烈拉”运往上海。
李修萍，鲁志洪及一切抗日力量前往机场阻击“虎烈拉”进入上海，李修萍、鲁世洪牺牲，川本四郎、松井被消灭，阻击“虎烈拉”行动胜利。