故事发生在二十世纪三十年代初的大上海公共租界，关青月和关青山是一对龙凤胎兄妹，两人样子﹑身形完全一样。他们一起在孤儿院长大，感情甚厚。哥哥关青山聪明能干、心思慎密，人称“小诸葛”，在公共租界中央巡捕房担任探长。而妹妹关青月则性格急燥，嫉恶如仇，人称“小李逵”，她本来在浦东孤儿院工作，因为经常闹事被开除，走投无路之下，关青月前往上海投奔哥哥。

　　兄妹两人见面的第一天，关青山因为公务连夜出门，关青月出于好奇，跟踪其兄，不曾想，关青山却遭遇日本忍者的袭击，关青山为了救关青月被杀手击中，掉进黄浦江生死不知。

　　无比悲愤的关青月决定为其兄报仇雪恨，为了查明真相，关青月冒充关青山，进入巡捕房当探长，关青月换上巡捕制服，跟关青山外貌完全没有分别，关青月更以自己受袭击后失忆为借口，跟同僚周旋，期间闹出了一些笑话，当总算遮掩了过去。

　　巡捕房探长贺忠信，为人正直不阿，冷静而分析力强，立志打击罪案，有勇有谋。他和嫉恶如仇的关青月一拍即合，两人合作异常的顺利。关青月留在巡捕房的日子，与贺忠信并肩作战。连续破了几宗大案，包括：人肉炸弹案、拳师杀人案﹑罢工首领遇刺案、丁立遇刺案、拆白党欺诈案等等。关青月冒充的“关青山”，如初生牛犊，不畏猛虎，加上锲而不捨的精神，屡破奇案，立下大功，连续两次被工部局嘉奖，以至于成为媒体追捧的“捕房万人迷”。

　　只是这些离奇怪案，案情十分複杂，案中有案，牵连很多条人命！似乎幕后有一支黑手在操纵着，虽然表面上已经结案，但是真正的幕后黑手并没有揪出来，巡捕房督察长张满弓也有所避忌，阻止“关青山”和贺忠信继续追查。

　　关青月以“关青山”身分跟贺忠信相处多月，少女总是多情，对这位英伟善良的男士，渐生情愫。无奈仍然冒充男子，无法谈情说爱。得机会换回女装，自称“关青山”妹妹，才方便与贺忠信发展感情。然而，关青月与“关青山”不可同时出现，贺忠信倍感疑惑。

　　关青月的所作所为触及了黑恶势力的利益，于是，他们设计陷害关青月，关青月的同僚洪飞探长被刺身亡，并嫁祸给了关青月，关青月为此蒙冤入狱，在最终关头，关青月出于无奈，对贺忠信和盘托出事情始末。贺忠信此时对关青月已经情根深种，他不但帮助关青月洗脱罪名，还劝她继续冒充“关青山”，追查哥哥的死因，为哥哥报仇。

　　关青月暗中一直在追查哥哥的死因，陆续得到了很多零散的线索，经过分析整合，发现关青山之所以被刺杀，是因为他掌握了一件有关日本人的惊天秘闻，日本人必须除掉他杀人灭口。

　　真正的关青山并没有死，他受伤后，脑子失忆，只有十岁小孩的智商，他被暗杀集团暗月组收留，成为了一名王牌杀手，只是他良知未泯，最终和头领闹翻，反出了暗月组。关青月在同僚的帮助下，费劲千辛万苦找回了关青山，并给他治好了失忆症。恢复记忆的关青山却不肯告知被日本人追杀之事，只说这是一起惊天大秘密，知道的人都有生命危险。

　　关青山让关青月继续冒充自己在巡捕房上班，而他则在私下活动，贺忠信和关青月决定结婚，关青山大方地资助他们一大笔钱，让他们去欧洲旅行。只是两人却发生了意外，以至于没有赶上轮船。贺忠信和关青月返回，发现关青山行为反常，于是暗中打探，意外发现关青山居然疏通黑白两道，招兵买马，不知道有什么图谋。在关青月的逼迫下，关青山终于说出了真相。原来日本人在上海有一个地下实验室，从事细菌武器的研究，他们一直绑架中国人做活体实验。关青山发现了这件事，就在要追查的时候，被日本人发现，以致要杀他灭口。

　　死里逃生的关青山知道光靠个人是无法和日本人对抗的，于是他发动了黑白两道的有志之士，一起和日本人大干一场。关青月和贺忠信在得知真相后，责无旁贷地加入了行动。决战的时候到了。关青山先使用调虎离山计调出了日军基地的大部分守军，然后乔装日军混进基地，最后发起猛攻，在付出惨重的代价后，终于攻克了日军基地，关青山引爆了基地的军火库，随着一连串剧烈的爆炸，日本人这个灭绝人性的基地灰飞烟灭。