1937年初夏，石景山冶铁所的创建者陈博大因不愿身在台北的四个女儿接受日本殖民者的奴化教育安排她们来到北平。于是谦恭淑良的陈冷玉，外柔内刚的陈青玉，顽劣张扬的陈墨玉，倔强体弱的陈红玉四个花样女子走进命运的巨浪之中。

陈家好友和贺广司的儿子、陈冷玉的未婚夫和贺英良是潜伏在北平多年的日本特务，为战争计一直觊觎陈博大的冶铁所，谋夺计划遭遇陈博大顽强抵抗。和贺英良抓住陈墨玉误伤日本浪人致死的事故，以墨玉性命要挟陈博大。陈博大受挫，欲送四姐妹离开北平，再图抗争，但女儿上路当晚七七事变爆发，陈家姐妹再次滞留在了这个沦陷的城市。誓死不做汉奸的陈博大孤注一掷，在早已参加国民党军统组织的青玉帮助下亲自炸毁了冶铁所，却遭恼羞成怒的和贺英良下令暗杀，并栽赃给北平的抗日组织锄奸团。

四姐妹成为孤儿。墨玉失怙痛悔终至癫狂，醒转过来发誓为父报仇。和贺英良借此利用墨玉接近锄奸团，取得锄奸团的情报。危急之时幸有青玉察知真相挺身示警破坏了敌人的计划。而从青玉嘴里得知真相的墨玉已经悔之晚矣。锄奸团对墨玉展开报复，青玉为墨玉挡枪重伤不治，医院告知尸体随霍乱病人火化。

墨玉精神崩溃，试图自杀。被李杰克救下。作为陈家老友载沂的外甥，在陈父遇害后，他一直协助舅舅照顾陈家姐妹，虽然在所有人眼里他是一个投机钻营的浪荡子，但其实他是共产党在北平地下组织的领导。活下来的墨玉不肯放弃复仇，她开始用色相勾引日本人，将其杀死。接连两次成功之后自以为找到了替父报仇的办法。但她终于失手，又是李杰克赶到替她解围，使她得以逃过调查。看着日本人大肆报复，无辜人罹难。墨玉再次觉得自己罪莫大焉。

投奔根据地的墨玉在过封锁线时遇到伏击，死里逃生，为等待时机，为安抚家人，墨玉收起了桀骜，进了政府组织的妇女会。

在妇女会，墨玉无意中取得的情报帮助李杰克营救了被捕的女共产党人。而墨玉也因此备受感动并发现了李杰克特殊的身份。她哀求李杰克接纳自己，只要能杀日本人，自己在所不辞。鉴于墨玉的身份有助于地下组织取得政府情报，组织上接受李杰克的建议，接纳了四处寻找又四处碰壁的墨玉成为地下组织的情报员。

于是，为搞情报，墨玉接受了伪政府文化专员胡士群的邀请，成为他的助理。但因为缺乏工作经验，墨玉掉进了为日本人用文化粉饰太平的泥潭，染上汉奸的骂名。痛苦之中墨玉决定将计就计，以汉奸身份博取更重要的情报！

墨玉成为汉奸让对她满怀情谊的红玉受辱且痛苦，失望至极的红玉试图自杀，并在被救醒后，以割腕表明决绝的立场。组织体恤墨玉的痛苦同意送她去延安，喜出望外的墨玉答应红玉带她离开北平。恰此时，地下组织因叛徒出现遭到破坏，墨玉的情报挽救了北平地下党的很多同志。于是墨玉决定留在北平，坚定地完成任务……绝望之下红玉行刺墨玉，结果打伤了赶来阻止的冷玉。墨玉明白在家国大义与姊妹亲情之间自己依然别无选择，她怀着心底最深沉的苦痛坚持着 “汉奸”的工作……让满腹仇恨的红玉孤独地离开了北平……然而墨玉最终被列为军统的锄奸任务，亲自担纲刺杀任务的正是为军统所救伤愈的青玉。在姐妹亲情之中青玉最终手软，虽末取得墨玉性命，却让墨玉终生失去生育能力……

和贺英良埋在地下组织中的暗线终于发挥了威力，李杰克身份暴露，墨玉只得孤身对敌。而李杰克也得知和贺英良就是害死陈父的元凶。从不同渠道得知真相的墨玉、冷玉没能控制住情感，出手行刺和贺英良未遂。和贺英良褪去一切善良伪饰重新穿上军装。

地下党精心策划组织的一次重大的刺杀行动来临了，墨玉出色的完成了情报任务。在行动执行当日，墨玉却得知青玉将会出现在刺杀行动现场。为保护青玉，墨玉冒险前来。……当青玉终于明白了妹妹的身份时，已是在血泊中了，姐妹最终的深情相拥，使一瞬成为永恒。行动结束时青玉牺牲，墨玉被捕。而绝望于自己的软弱的冷玉，心灰意冷进了教堂。

在天皇大赦中，墨玉出了狱，在冷玉的教堂，失散的战友、爱人重逢，李杰克告诉墨玉，自己从来没有放弃再次相遇的信念！

墨玉最终成为川岛芳子名下后海九号餐厅的老板娘。依托那里，墨玉出色地搜集着情报。这一天情报显示，重庆竟然派来了密使，商议与日本人一同对抗共产党。而让墨玉惊讶的是，和贺英良是密谈的负责人，红玉竟然是密使小组的成员。她在离开北平后不久就在香港参加了军统。墨玉说服李杰克策反红玉取得核心情报，此一举更是为带妹妹离开与人民为敌的不归路。

几经周折，在李杰克等人的协助下，红玉终于明白了墨玉的身份……她兴奋、幸福、内疚，悔恨，最终她毫不犹豫选择了加入墨玉的行动。

密谈情报的泄露将和贺英良逼上了绝路，他明白一切都是拜红玉墨玉所赐。和贺英良诈死骗过一心为父报仇的姐妹三个，赶在姐妹最后分别的时刻出现在姐妹面前。

李杰克发现了和贺英良的诡计，为救陈氏姐妹，为保护墨玉、红玉，李杰克牺牲。

当姐妹三人把子弹射进和贺英良的身体的时候，都是满腔的国仇家恨。

抗战胜利了，陈家姐妹的故事成为传奇。