日本が真珠湾攻撃をする7日前の1941年12月1日、魔都と呼ばれる上海に、新作舞台「サタデー・フィクション」で主役を演じるため人気女優のユー・ジン（コン・リー）が現れる。ユー・ジンには、幼い頃、フランスの諜報部員ヒューバート（パスカル・グレゴリー）に孤児院から救われ、諜報部員として訓練を受けた過去があり、銃器の扱いに長けた「女スパイ」という裏の顔があった。その頃、上海では日中欧の諜報部員が暗躍し、機密情報の行き交う緊迫したスパイ合戦が繰り広げられていた。そして2日後の12月3日、日本から海軍少佐の古谷三郎（オダギリジョー）が海軍特務機関に属する梶原（中島歩）と共に、暗号更新のため上海にやってくる。ヒューバートはユー・ジンに告げる。「古谷の日本で亡くなった妻は君にそっくりだ」と。それは、古谷から太平洋戦争開戦の奇襲情報を得るためにフランス諜報部員が仕掛けたマジックミラー作戦の始まりだった。

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