1941 年秋，世界反法西斯战争进入最危急关头。日本与美国的矛盾日趋激化，一个神秘的密码组合“KABUKI”(歌舞伎)如幽灵般频频出现，令同盟各国难以破译。为此，英国军情六处与日本反战人士在上海建立秘密通道，向同盟国情报机构传送日军最高军事战略情报，代号“花粉”。
通道刚一建立就遭到日本宪兵队特高课的破获，英国军情六处驻上海19号站全军覆没。未能及时销毁的“花粉”情报残片使日方大为震动，随即便派出了刚侦破“佐尔格”案的东京警视厅谍战专家风间久彦赴上海全权处理“花粉”渠道。
与此同时，由于19号情报站的遭袭，军情六处并没有得到完全的“花粉”情报。于是英国军情局上海站站长休伯特再次指示情报员彼得与76号情报处情报掮客唐亿民交易，准备重开渠道。
风间久彦刚到上海，就封锁了宪兵司令部，并一举摧毁了英国军情六处在上海的最后一个情报据点——眼科诊所，击毙藏匿于宪兵队中的“花粉”联络员佐佐木。
“花粉”渠道再次中断。为能重建渠道，休伯特无奈下，准备启用从没参加过任何情报工作，没有案底的女明星于堇——自己的养女作为重建“花粉”渠道的联系人。
在休伯特的安排下，于堇以饰演舞台剧《狐步上海》的女一号为幌子，到达上海。却不巧遭遇昔日情人——话剧导演谭呐，同时谭呐也是这部《狐步上海》的导演，一时旧爱新恨纠缠于两人之间。
狐步谍影剧照
而舞剧原女一号白云裳，谭呐现在的女友得知女一号换人，顶掉自己的又是现在爱侣昔年的情人，醋劲大发，大闹剧场后愤然离去。于堇与丈夫倪则仁因过去与谭呐的纠葛而怄气，于堇搬入国际饭店。
唐亿民去宪兵队取情报被风间久彦盯上，彼得去汇中银行取钱被隐藏其中的日本特务银狐三号举报，枪战中彼得受伤逃入国际饭店于堇房中。由于彼得受伤行动不便，曾经受过训练的于堇便承担下与唐亿民接头的任务，乔装赴会。
夜总会中，于堇成功与唐亿民接头，并巧妙逃过宪兵队的围捕。危急关头，休伯特的助手小杨出现并救走于堇与唐亿民，在确认交易成功后，小杨为策安全，将唐亿民灭口，于堇不满。休伯特派茱莉跟踪于堇丈夫倪则仁，发现其倒运鸦片，遂向日本宪兵队举报。
宪兵队查抄了倪则仁的仓库，搜出大量鸦片。特高课在国际饭店当着于堇的面逮捕了倪则仁。森田正怀疑倪则仁在为新四军运输药品，遂对其进行刑讯。于堇找休伯特营救倪则仁，休伯特假意应允。
森田正对风间久彦封锁宪兵司令部提出异议，认为“花粉”渠道已经破获。而风间久彦坚持认为，仍有“花粉”联络员暗藏于宪兵司令部内。休伯特以试新衣为名，将接头信物交给于堇。并安排了于堇去宪兵队探监丈夫倪则仁，遂实施“花粉”情报交接。
