1940年春，原中国国民党副主席汪精卫与日本政府媾和，在南京成立新的“国民政府”，自此，对日抗战进入新的“三国”时期——汪精卫的南京国民政府，蒋介石的重庆国民政府，毛泽东领导的陕甘宁边区政府势成三足鼎立，各自为政，互为掣肘。汪精卫上任后展开三大政策：在势力范围内展开建军，清乡剿共，同时诱招失意蒋派军政要员入阁……　 　 1942年10月10日，汪伪政府举办庆祝国民政府成立三十周年的盛大仪式，一名汪伪政府的要员被枪杀，引起了日本方面的高度重视。皇军特务机关长武田怀疑这一系列暗杀行动是北平地区共产党领导人"老枪"策划的，希望抓住这次机会破获他的组织。　 　　 在一个平常的夜晚，发生了一件不平常的事。原因是日军及伪政府的高级将领屡遭暗杀。在一次暗杀失手后，一位被捕的女同志被用尽各种酷刑后始终没有泄露半点机密，最后却被一个叫六爷的人用针灸征服了，六爷的银针插在奄奄一息的女同志身上，日军终于得到了情报。武田判断，只有内部情报已遭泄露的情况下，这些抗日杀手才能屡次得手，司令部藏有一位代号为“老鬼”的共产党，而“老鬼”在不知行动泄露的情况下，依然发出了错误的情报。武田在截获这份的情报后，对汪伪政府直属单位“华北剿匪司令部”的情报人员展开了调查，希望能在五天后对刺杀人员瓮中捉鳖。 　　 武田调查到负责发送指令的"老鬼"就潜伏在剿匪司令部内，于是将最有可能接触到电报的五个嫌疑人带到了封闭的裘庄－－伪军剿匪大队长吴志国，伪军剿匪总队司令侍从官白小年，伪军剿匪司令部译电组组长李宁玉，伪军剿匪司令部行政收发专员顾晓梦，伪军剿匪总队军机处处长金生火。　 　 调查的期限只有五天，武田必须采取各种手段甚至残忍的酷刑才能找出"老鬼"。被软禁的五个人为了保全自己，也在处心积虑的观察着周围其余四人，都希望尽快把"老鬼"揪出来以便自己能够安全的离开裘庄。吴志国亦正亦邪，白小年文质彬彬，李宁玉自持冷静，顾晓梦洒脱娇纵，金生火处事温吞，他们当中谁才是真正的"老鬼"？短兵相接明争暗斗之后，谁又能够最终逃出裘庄？　 　 李宁玉旗袍破了，顾晓梦帮她缝了起来。隔壁房间的吴志国（张涵予）在阳台上唱起了空城计，顾晓梦和李宁玉也到了阳台，寒暄几句后，各有所思，此段已含蓄的表明了各自的身份和立场，并为后文做下伏笔。进行了第一轮谈话后，没有丝毫破绽。武田决定鉴定五个人的笔迹，让每个人写了自己的生平简介。通过字迹白小年被锁定为第一个嫌疑人，阴柔的白小年（苏有朋）不堪种种酷刑后死了，到死都不知道自己是怎么被陷害。武田锁定了第二个人——李宁玉（李冰冰），李宁玉是美国名校毕业的密码人才，业务级别和水平高。李宁玉心里想的只是男友刘林宗，在自己被软禁前的一个星期刘林宗失踪了。武田试图打开李宁玉的心里防线，并测量李宁玉身体各个部分的尺寸让李宁玉受尽侮辱。但终究徒劳而返。　 　 此后，老鬼必然还在剩下的三个人中，气氛更紧张了。反日的情报人员试图让张贴情报的瘸子接近裘庄，整理垃圾，试图找到突破口。被武田暗中发现，在吃饭时故意让瘸子接近，收拾餐桌，试探大家的表情。李宁玉再也经不起折磨，在餐桌上掀起桌子，愤怒而去。武田观察到表情最自然的是金生火，李宁玉实属一个坠入爱河的性情中人，对二人排除了嫌疑。在审问后，本来要送金生火回房间，胆小的金生火再也经不起折腾，以为要对自己施刑，枪口对准自己结束了生命。 　　 气氛更紧张了，展开了吴志国和顾晓梦的斗争。顾晓梦心里“恨透”吴志国，开始的时候顾晓梦就向武田说明在自己经手情报时，吴志国看过情报，而吴志国也曾闯入顾晓梦的房间，企图侮辱顾晓梦。顾晓梦和吴志国被关到了同一间正在被监听的屋子，武田企图通过监听得到信息，经过一段时间的沉寂，顾晓梦终于有了声音，说要举报吴志国，自己捡到吴志国的半根烟，这根烟上有情报密码“撤”。顾晓梦把烟交给了武田。于是对吴志国施酷刑，硬汉子吴志国面对酷刑不屈不挠，始终不肯承认，甚至在面对针灸的酷刑时仍然嘲讽武田。危急关头不忘送出关键的情报。　　 在最后一刻，李宁玉心思缜密，使得顾晓梦终于向李宁玉坦白了，自己就是老鬼，吴志国是被自己陷害的，递给李宁玉半包吴志国抽那牌子的烟，让她去举报自己。李宁玉坚决不肯，并在知晓刘林宗要策反自己时，不能谅解其利用自己。最终李宁玉拿着烟告诉武田在晓梦被子里发现的。这时吴志国已奄奄一息，也解除了对吴志国的怀疑，老鬼最终找到了，就是妩媚的顾晓梦，没有人怀疑过她。武田企图对晓梦用刑找到老鬼的上级老枪，并以晓梦家人的安全来威胁，晓梦终于假意同意和武田单独谈话。晓梦用言语激将了仕途坎坷的武田，武田在发怒得意之时，晓梦已经打开了自己的手铐，两人厮打了起来，正在两人纠缠之际，王田香进门帮武田解围，开枪击毙顾晓梦，这时敌人才发现已经上当，晓梦就是决定牺牲自己，结束了自己的生命。与此同时司令部已经死了两位情报人员和一位伪军军机处处长以及一个司令秘书，还有吴志国在医院被抢救。 司令发现，武田假传圣旨执行了这次调查。是因为武田在军事会议上殴打长官，即将戴罪回国，武田的爷爷曾经战败自杀，这一直是武田心里最脆弱的地方，这次假传自己被授权展开调查也是想在回日本前立功，不用戴罪回国。司令和武田决定让王田香来承担所有罪名，王田香在与剿匪司令厮打时，被武田枪杀。在司令与武田在假消息已经封锁，所有中共地下组织被摧毁情况下，准备依照原计划实行逮捕方案。但却竹篮打水一场空，出乎意料的是，没有人上当，行动失败。 　　 三个月以后，武田作为战犯即将回国，自己还在欣然自己可以回家的时候，却被吴志国刺杀了。　　 若干年后，抗战胜利，吴志国找到李宁玉，请其取出了当年晓梦帮其补的旗袍，上面的针法是晓梦用摩斯码给李宁玉的遗言。吴志国告诉李宁玉，当晚自己唱起空城计的时候，晓梦和吴志国就已经心照不宣了。吴志国就是老枪，而晓梦并不知道，只知道是自己人。二人明白了立场后就立刻表现出了对立，为求保一个人能成功送出情报。在吴志国闯入房间的那晚，晓梦说了自己有办法送情报出去，但吴志国并不知道晓梦把情报绣在了内衣上，打算牺牲自己。吴志国确定晓梦能带出情报的情况下，决定承担一切。在吴志国受尽酷刑奄奄一息的时候，还在唱空城计，并用不同的腔调向医院的同志传送着情报，抢救人员中的情报人员立刻发出了情报。再加上晓梦牺牲，被带出裘庄后内衣上的情报，抗日英雄们就取消了刺杀计划，致使武田和司令瓮中捉鳖的计划失败。了解一切真相的李宁玉，此时已泣不成声，她被中共的精神所震撼了。