故事发生在抗日战争时期。军统谍报网接二连三遭到日本驻华特务头目中村一郎（于震 饰）的疯狂破坏。为报复中村一郎，军统局局长戴笠（王岗 饰）从息烽集中营挑选出因在淞沪战役时阻挠军统抓捕中共地下党员而被捕入狱的原国民革命军陈一鸣（庹宗华 饰）少校，命令他组建一支代号“眼镜蛇”的突击队暗杀中村一郎，对日特以血还血、以牙还牙。 领命后，陈一鸣找到了老部下冷锋，两人又招募了上海滩著名的老千小K、燕子门掌门人燕子六、建筑系硕士兼中共谍报员书生、日本陆军航空队战俘藤原刚，以及中村一郎曾经的恋人、上海滩歌女蝴蝶。各路高人集结，通过了严酷的培训。 恰在此时，中村逮捕了美国海军情报署的特工史密斯夫妇。美军上校梅乐斯找到戴笠，请求设法营救。中共南京联络站站长、代号“金鱼”的黄云晴（吴晓敏 饰）通过潜伏在日军内的内线搞到了史密斯所在医院的地图与戒严情况，交给上级黄天明（侯勇 饰）。黄天明奉上级指示，将情报故意泄露给军统南京站高站长。 突击队出发了，队员们空降渗透到南京，隐藏在萨尔神父的意大利教堂内。日军很快发现了端倪，中村一边命令全城戒严，一边准备以史密斯为诱饵，等待突击队自投罗网。突击队成员化装成日本劳军演出队混入医院，成功救出史密斯夫妇并将医院炸成火海。 正当队员们准备返程之际，陈一鸣却表示，这次行动还有一项首要任务——刺杀中村一郎。书生负责做蝴蝶的思想工作，告知她只要引诱中村在冷锋的枪口下停留五秒钟即可。然而，蝴蝶在狙击现场却放走了中村，小组成员只能迅速转移，致使萨尔神父和孩子们被捕。蝴蝶懊悔不已，陈一鸣等人决定制造众人被炸死的假象，让蝴蝶再次接近中村。 面对日特的天罗地网与重重危机，这支各怀绝技的“眼镜蛇”突击队，究竟能否顺利完成任务……