1941年，某夜。时任日本驻南京派遣军最高长官加藤鹰雄（原名：武藤一郎）来到斧头帮（又名：三联帮）头目黄师爷（原名：黄四）开办的民众乐园夜总会参加开业庆典。并向所谓的南京“社会名流”炫耀“剿灭”南京地下党总部的“战绩”。 而此时，在敌人围剿中，唯一幸存的新晋地下党同志沈念初（化名：王一曼），由于失去了与上级组织的联系，只身潜入夜总。期间，一位神秘人暗中告诉王一曼加藤的所在。王一曼乔装成酒水服务员进入加藤的包房。无意间听到了加藤和美国商人比尔正在谈论石油交易的事宜。原来加藤从中国搜罗了十吨黄金存放在东亚银行，准备私下向美国商人购买石油，用于支持战争消耗。

行刺事件让加藤大为恼怒，痛斥黄师爷和伪警署署长赵德柱。根据各种情报和现场线索分析，加藤误认为此次行刺事件又是他的心头大患，地下党王牌特工“夜莺”所为。于是安排黄师爷全城搜捕地下党“夜莺”，并让警署派人进驻东亚银行看守黄金。成功从夜总会脱身的胡来，拿着马丽莲分给他的一笔美金，兴奋的住到了南京城的一家高档宾馆，而他的行踪却引起了两名斧头帮手下的注意。金宝将受伤的王一曼带到了他和马丽莲的住所。王一曼看出马丽莲虽然表面上是交际花的形象，却心存善念，颇有正义感。孤立无援之下，马丽莲和金宝成了她眼中的希望。

马丽莲接受了王一曼的意见，决定和王一曼一起夺取黄金。而当她听到黄金存放在东亚银行时，忽然想起了当晚自己在夜总会上撞见的一个人——彼得（原名：李德森）。原来彼得是马丽莲的初恋情人，两人在大学期间曾经有过一段刻骨铭心的爱情。原本毕业后，彼得要带马丽莲出国生活，但马丽莲由于个人原因最终选择了离开彼得。两人从此天各一方。而此时，彼得刚刚从麻省理工学院毕业归来，就职于南京东亚银行，出任银行精算师。为了夺取黄金，马丽莲当即决定亲自去找彼得帮忙，并努力说服彼得加入她的夺金行动。

见到黄师爷和手下赶来，胡来从宾馆夺门而逃。黄师爷不顾自己黑帮老大的形象，和手下一起对胡来穷追不舍。众人跑到筋疲力竭，终于将胡来堵在了一个死胡同。黄师爷对胡来一通暴打。逼迫胡来说出那箱美金的下落。胡来虽然油腔滑调，却不肯出卖马丽莲等人。怒气冲冲的黄师爷叫嚣着要砍断胡来的手。 危难之际，一块砖头飞来，将黄师爷砸晕。原来，马丽莲见王一曼只是受了些皮外伤，便安排她来联系胡来，共商夺金大事。王一曼赶到时，见胡来被黄师爷追击，便赶来相救。为了避免自己暴露，王一曼忍住了心中的怒火，救出胡来后，并没有当即开枪击毙黄师爷。

胡来提出让马丽莲和王一曼乔装成贵妇，借故在银行大厅制造混乱。彼得则趁机放自己进入金库。同时借助马丽莲配制的迷药迷晕金库内部守卫。再由金宝配合切断高压电弧区的电闸，进入金库。但彼得提出高压电弧区的电闸切断后会触发警报，同时备用电源也会立即接通。而且即使进入金库，运出十吨黄金也几乎是不可能完成的任务。这让众人一筹莫展。 彼得反复思考后，认为只能从东亚银行的建筑结构找漏洞。而东亚银行的建筑结构只有德国设计师柯林斯最清楚。搞定柯林斯成为解决问题的关键。

众人来到德国建筑设计师柯林斯经常光顾卡西诺咖啡厅，马丽莲以交际花的形象主动搭讪柯林斯。却没想到柯林斯对马丽莲并不感兴趣，反倒对金宝举止暧昧。原来柯林斯有同性癖好。金宝在马丽莲的怂恿下，假意和柯林斯回房间。彼得和王一曼则假扮报社记者闯入房间，趁机拍下柯林斯的照片，以爆料丑闻要挟柯林斯说出银行金库的建筑细节。众人对于柯林斯提供的信息并不懂，只有彼得从中发现了端倪。由于金库整体建造在地下，金库最薄弱的环节便是它的地板。从地下挖进去是唯一可行的方案。但从地下挖洞涉及诸多技术难题，而且时间紧迫，团队急需一名擅长挖掘的人来帮忙。

胡来带众人连夜赶到一处荒郊野岭，寻找一个叫土行孙的人。土行孙听说要挖银行金库，以风险太大为由，当即拒绝。但当他听到王一曼说是为了阻止日军的石油交易时，却突然改变了决定，欣然加入团队。原来土行孙曾经是臭名昭著的国民党军官孙殿英麾下41军工兵营营长，参与盗清东陵，而在抗日期间却从未出过力。对此他极为内疚。所以这一次听说自己挖洞可以阻止日军石油交易，既是为国为民，也算是为自己赎罪。当听说团队还需要一个爆破专家时，土行孙当即推荐了自己当年的副官石破天。

胡来和飞毛腿趁着夜色潜入了小王三爷的宅子。发现人称赛凤仙的秋红早年居然是小王三爷的丫鬟。小王三爷抽大烟败光了祖业，家徒四壁，秋红对小王三爷却不离不弃，一直默默的照顾着他。胡来一向行侠仗义，劫富济贫。见秋红有情有义，便用高价钱买下了宅子，并嘱咐秋红带小王三爷到乡下生活，改邪归正。秋红对胡来千恩万谢。并道出她和警署队长阿喜从小青梅竹马的关系。胡来一再叮嘱秋红不能泄露任何信息人，尤其是阿喜。土行孙带着金宝开始在银行附近的宅子里挖洞。石破天则继续在矿山小院测试炸药，但即使是多点微量爆破，爆炸声音依然很响。对此彼得百思不得其解。

按照彼得的计划，借助钟声的掩盖，加上消音器的配合，实施微量多点爆破就可以在不被发现的情况下炸穿金库地板。但这又出现一个新问题：需要安排一个人事先进入金库，把消音器放置到金库内部才行。而进入金库内部，就必须通过高压电弧区，最可行的方法是找一个能飞檐走壁的人。 胡来想到了长乐戏院的武生筋斗云。众人赶赴长乐戏院，却与黄师爷不期而遇。黄师爷因筋斗云不给加藤唱戏前来砸场子。众人乔装打扮后，救出了筋斗云及其母亲云妈。 筋斗云素有爱国情怀，对众人相救更是感激不尽，欣然加入团队。众人安置好云妈后，彼得主持大局，开始安排演练夺金计划。

第二天一早盗金行动正式开始。在彼得的掩护下，乔装成工作人员的金宝和胡来顺利进入银行。但胡来潜入行长办公室后，却没有找到密码函，而此时行长已经返回办公室。时间紧迫，胡来只得放弃，赶回大厅和彼得会和。然而，各方行动已经开始，一切只能继续。马丽莲按计划制造混乱，彼得趁机放胡来和筋斗云一起进入金库。早已等候在配电室的金宝，听到胡来发来的信号，切断地下照明主电源。在主副电源切换的刹那，胡来和筋斗云成功躲开了守卫，冲进了金库地下通道。筋斗云借助飞檐走壁的功夫，带胡来翻过高压电弧区。来到金库的密码门前。由于胡来没能拿到密码函，只能靠他的开锁技巧尝试开启密码门。但金库大门机关复杂，胡来急出了一头冷汗。

日本兵的突然到来，出乎了彼得等人前期的预料。此时盗金行动已经进入了最关键的时刻。胡来、筋斗云已经身处了金库中。金库地下的石破天正在实施爆破。 在银行门口放哨的飞毛腿飞速赶回宅子的地道内报信，通知大家停止行动。彼得则千方百计的拖延加藤进入金库的时间。行长开启金库大门时，金库地板已经被炸裂。关键时刻金宝从地下以身体顶住了炸裂的地板。而胡来和筋斗云慌忙躲进了金库的纸币堆里，勉强躲过一劫。此时，彼得在加藤面前强装镇定，内心却焦急万分。 加藤派兵将黄金运走，众人趁机撤离了现场。然而，很快日军便发现了银行金库下的地道和盗金行动遗留下的装备。与此同时，黄师爷得到情报说小王三爷的宅子最近好像有画像上通缉的

黄师爷抓捕了一大批银行附近的百姓，从他们的供词中分析猜测此次盗金案件可能又是“夜莺”所为。 同时，日军从彼得办公室内搜出大量制作消音器的电子元件，加上柯林斯提供了部分情报。综合分析后，加藤认定这是一场里应外合的盗金行动，彼得就是银行的内应。但碍于彼得美国国籍的身份，加藤无法拘捕彼得入狱。于是派人将彼得带到了南京日中友好医院看守。 然而，进入医院后，彼得发现所谓的日中友好医院内部竟然暗藏着一个生化实验室，专门用活体中国人做各种变态的生化实验。这是一个比监狱更恐怖的地方。

胡来将彼得被捕的消息带回了矿山小院，众人焦急万分，却无计可施。尤其筋斗云眼看着母亲被捕却无能为力，情绪一度失控。 加藤从黄师爷口中得知云妈和盗金团伙有过接触后，亲自审讯云妈。而云妈对盗金行动并不知情，只能从画像中判断出王一曼等人的形象。加藤见从云妈口中再得不到什么有效信息，便下令残忍杀害了云妈，并将云妈尸体挂在闹市示众，以引“夜莺”出现。 众人潜回城里时，云妈已经遇害。筋斗云痛彻心扉，众人一方面安慰筋斗云，一方面研究复仇计划。

在追查盗金案件中，斧头帮提供了重要情报，黄师爷由此得到了加藤的重用。而一向不作为的警署被加藤冷落。这令警署署长忐忑不安，为了避免被加藤追究责任，警署队长阿喜，利用日军军官佐佐木喜酒的嗜好，与佐佐木拉近关系，以期了解些内情，见机行事。 王一曼等人潜伏在城里，等到夜晚，趁守卫不备，夺回了云妈的尸体，并将其安葬。众人悲愤不已，决意要为云妈报仇。而复仇的第一个对象便是向加藤透露情报的柯林斯。王一曼、胡来、飞毛腿的配合下，在咖啡厅击毙了柯林斯。第二个复仇对象是黄师爷。石破天拿出了多年收藏的枪支弹药。众人潜伏在民众乐园夜总会门口，趁黄师爷手下不备，生擒了黄师爷。

王一曼、马丽莲等人将黄师爷押解到云妈和地下党烈士的灵堂，众人将一腔的怒火发泄到了黄师爷身上。黄师爷表面上向众人求饶，发誓改邪归正。却趁众人不备悄悄用玻璃划破绳索，并挟持胡来为人质。王一曼在胡来的配合下，一枪将黄师爷击毙。 银行设计师被杀，夜总会门口枪战和黄师爷失踪，连续发生的几件事，令加藤大为恼火的同时，更加坚信这一切都是“夜莺”所为。加藤痛斥警署无能。勒令伪警署署长赵德柱迅速查清案件。尽管除掉了黄师爷，但众人始终想不明白在夜总会门口用飞牌杀人技解救众人的魔术师究竟是谁。

为了搞清楚子弹的来源，加藤带上警署队长阿喜来到关押彼得的生化实验室。希望能从彼得口中得到一些线索。加藤对彼得威逼无效，恼怒离开，让阿喜留下劝一劝彼得。彼得却从家国情怀教育了一通阿喜。 在生化实验室里，藤井的助理白医生负责彼得的日常，她总是在默默的关注着彼得，找机会和彼得谈话。 此时，正在医院里输液的胡来和王一曼反常的举止，引起了白医生的注意。王一曼见身份将暴露，当即劫持了白医生。而白医生却说出了南京地下党的接头暗号。王一曼百感交集，原来白医生是南京地下的“夜莺”成员之一，一直在暗战照顾着彼得，才确保了彼得的身体没有被药物所摧毁。

王一曼回到马丽莲家将彼得的情况以及遇到白医生的情况和大家讲了。众人为彼得的大义所感动，决意要继续实施夺金计划，阻止石油交易。但当务之急是找到黄金的存放地。 胡来认为找到存放黄金的位置，需要从警署下手。 彼得在实验室和警署队长阿喜的交流中，了解到阿喜为人并不坏，只是为了讨生活周旋在警署和日本人中间，并未做过伤天害理的事情。彼得让白医生传信给众人，想办法策反阿喜。而阿喜和秋红之间的感情，是一个最好的切入点。 人称赛凤仙的秋红早就受够了日本人的欺压。尤其是一个叫佐藤的日军军官长期骚扰赛凤仙。阿喜对此极为恼火，却只能忍气吞声。

阿喜按照胡来的计划和佐佐木拉近关系。并借助佐佐木的信任将夜总会行刺、黄师爷失踪、佐藤被杀一系列事件的矛头引向伪警署署长赵德柱。同时，胡来、王一曼等人故意制造假线索，为阿喜的“情报”提供佐证。误导佐佐木和加藤相信伪警署署长赵德柱就是他们要抓的共党“夜莺”。 面对一系列的“可靠”的证据，结合赵德柱平时不作为的工作状态，以及在黄师爷搜捕共产党时，赵德柱故意制造混乱的做法，加藤认定赵德柱确实是共产党。于是将赵德柱送往了生化实验室，严刑拷问。并命令佐佐木继续搜捕在夜总会开枪的女共党。

赵德柱被送往实验室后，受尽了佐藤的折磨，最终被佐藤的药物残害致死。 在等待“死亡之露”二号催化剂的同时，佐藤也在不断的给彼得注射各种对身体伤害性极大的药物。但由于白医生每次都冒险对药物做些手脚，彼得才未受到致命伤害。白医生深知“死亡之露”的毁灭性，一再劝说彼得逃离这里。但彼得坚定要等到“死亡之露”，并要求白医生协助自己销毁“死亡之露”的所有资料，防止日本人残害更多的中国人。 此时，彼得早已将个人的生命置之度外，他写了一诀别信，让白医生带给了马丽莲。马丽莲和众人被彼得信中的情真意切和民族大义感动的痛哭流涕。

魔术师除了和金宝认亲外，最主要的目的就是要和众人一起夺取黄金。因为他的手上有日军军部的地图和运出黄金的办法，而他需要众人去帮实施这个盗金计划。 白医生和彼得讲述了魔术师的情况。彼得认为，石油交易迫在眉睫，只要能阻止交易，就可以与他合作，但是涉及黄金和石油的关键环节，一定要由自己人把控。而与此同时，彼得也在心中思考着一个全新的计划。 为了便于盗金计划的筹备，众人跟随魔术师来到了他刚刚从斧头帮手中夺取的清风寨。魔术师将自己的计划和盘托出。众人认为魔术师的计划着实可行。但此时整个计划中却缺少一个精通机械的人。 而火政会人称转轮的天才机械师正是这个人物的最佳人选。转轮精通各类机械，但嗜赌如命。

魔术师开始安排新的夺金行动计划。首先派马丽莲赶往上海拖住前来交易的比尔。让土行孙、筋斗云、转轮、飞毛腿假扮消防员，以救火的名义，进入日军军部主楼。白医生和彼得配合拿出死亡之露和二号催化剂后，驾驶救护车赶赴日军军部“救援”……整个计划周密严谨，但却只能以放弃彼得的生命为代价。马丽莲对此极为心痛。 对于每个人来说这场夺金行动都是一场生死考验，大家彻夜难眠，紧张的做着各种准备。金宝无意间听到了魔术师和马丽莲的谈话。得知马丽莲对彼得的感情之深，也知道了马丽莲一直都把自己当做亲人。金宝为此留下了伤心的眼泪。 马丽莲赶到上海后，施展美人计，给比尔下了深度迷魂药，确保比尔第二天交易一定会迟到。

魔术师安排以秋红为诱饵骗出佐佐木，然后让阿喜伺机将其迷晕。胡来、王一曼假扮佐佐木手下，搀扶佐佐木，押解秋红进入军部。然后，在日军军部主楼内纵火。 马丽莲迷晕比尔后，连夜赶回清风寨，此时众人严阵以待，准备天亮开始行动。而在最后的时刻，众人却发现金宝失踪了。但此刻箭在弦上不得不发，众人相互鼓励后，开始投入到各自的角色中。 白医生走出山寨时，遇到了躲在角落的金宝。原来金宝不忍心看到马丽莲因为失去彼得而伤心，决定和白医生一起潜入生化实验室，拼死救出彼得。白医生没有拒绝金宝的请求，让金宝乔装成自己的助手进入实验室，在佐藤准备对彼得注射“死亡之露”时，杀死了佐藤，成功拿到了“死亡之露”。

白医生将伤痕累累的金宝和彼得送到了马丽莲家。此时报警电话响起，日军军部打来救火电话。彼得坚持亲自带上“死亡之露”，假扮消防员与众人同往。白医生则驾驶救护车跟随消防车一起进入军部。 混乱中，众人按照魔术师的指示，来到军部主楼，但却始终找不到存放黄金的具体位置。最终在彼得的提议下，在加藤办公室的密室内，找到了黄金。彼得使用死亡之露将黄金溶解。然后，借助转轮改装的消防车水泵，土行孙等人将金水吸入消防车罐体中。神不知鬼不觉的运出了黄金。 胡来和王一曼换上医生制服后，跟随白医生，搀扶着昏迷不醒的佐佐木，假意带他去医院抢救，离开了军部。

原来，作为军统特务的魔术师早就计划好了，利用众人夺取黄金后，独吞黄金。此时，疲惫的众人完全无力阻止魔术师的行径。关键时刻，身负重伤的金宝和彼得纷纷挺身而出，拼死与魔术师纠缠。 魔术师万万没有想到，不多时身着八路军军服的白医生、王一曼带着胡来和八路军大部队赶到了现场。 王一曼郑重向彼得汇报说，组织已经成功接收了比尔的石油。众人对此大为不解。魔术师猜出了彼得就是令加藤闻风丧胆的“夜莺”。 此时，彼得为大家揭开了事情的全部真相。事实上，“夜莺”是一个组织，不止彼得，马丽莲、王一曼、白医生全都是“夜莺”成员，为了迷惑敌人，他们全都以“夜莺”为代号且以不同身份潜伏在南京，彼此之间没有直接联系。