1928年，伪满洲国的日本翻译伊丹英彦（仲村亨）离开中国情人丁慧（章子怡）返回日本，数年后他再回中国来到上海时，变身高级特务。而此时丁慧已成为地下抗日组织的成员，并与该组织首领谢明（冯远征）相爱。抗日组织去火车站接从外地聘请的暗杀日本情报人员山本的杀手时，误认其为小职员司徒（刘烨），混乱中，丁慧杀死司徒女友依玲（李冰冰），司徒则被伊丹英彦抓获。 对一系列遭遇无比迷惑的司徒被释放后，发誓要为依玲报仇。丁慧与伊丹英彦重逢，成为两股势力互相设局要利用的重要棋子，她本人正为误杀无辜饱受内心折磨。某个日本会所举办的舞会上，伊丹英彦告诉丁慧山本与谢明均已死，丁慧震惊想刺杀伊丹英彦之际，司徒持枪闯进舞会。

Ding Hui is lid van de verzetsbeweging 'Purple Butterfly'. Ze voeren verzet tegen de Japanse bezetting in Shanghai. Ze wordt onverwachts herenigd met haar ex-geliefde die als geheim doel heeft deze organisatie te ontmantelen.

Ding Hui is a member of Purple Butterfly, a powerful resistance group in Japanese occupied Shanghai. An unexpected encounter reunites her with Itami, an ex-lover and officer with a secret police unit tasked with dismantling Purple Butterfly.

En 1927 en Mandchourie, Itami, un jeune Japonnais, s'éprend de Cynthia, une belle jeune fille chinoise. Leurs instants de bonheur sont interrompus lorsqu'Itami est rappelé chez lui pour faire son service militaire. Les deux amants se quittent sur un quai de gare. En revenant chez elle, Cynthia assiste au massacre de son frère. Les assassins sont de jeunes Japonnais d'extrême droite. Trois ans plus tard, Shangaï est occupée par les Japonnais. Cynthia, sous le nom de Ding Hui, travaille pour Purple Butterfly, un groupe de résistants qui projettent de tuer Yamamoto, un agent secret japonnais. Itami est aussi à Shangaï. Il travaille pour Yamamoto.

Μαντζουρία 1928. Ο γιαπωνέζος νεαρός Ιtami Hidehiko ερωτεύεται τη κινέζα Cynthia. Οι τύχες των δύο νέων χωρίζονται απότομα εξαιτίας του πολέμου για να ξαναβρεθούν τρία χρόνια αργότερα στη Σαγκάη που βρίσκεται υπό ιαπωνική κατοχή. Η μοίρα όμως τους επιφυλάσσει ένα τραγικό και παράξενο παιχνίδι. Η Cynthia , μετά τη δολοφονία του αδερφού της από εξτρεμιστές ακροδεξιούς, είναι πλέον μέλος μια ομάδας που ονομάζεται Πορφυρή πεταλούδα και σχεδιάζει την εξόντωση του αρχηγού των γιαπωνέζικων μυστικών υπηρεσιών για τις οποίες εργάζεται και ο Itami.

1931년 일본군의 상하이 점령 당시 자줏빛 나비로 알려진 중국 레지스탕스 조직이 침략군 일본 비밀경찰의 대장인 야마모토의 암살을 계획한다.

폭력이 만연한 이 도시 한가운데에서 불법 조직을 위해 일하며 살아가고 있는 딩후이는 전쟁 전 애인이었던 일본인 이타미가 중국으로 돌아왔고 그가 야마모토의 직속 부하임을 알게 된다.

이타미는 믿을 만한 존재일까 아니면 딩후이의 신분과 임무가 발각되어 그녀 자신과 자유를 위해 싸우는 그녀의 동지들까지 죽음으로 이끌 것인가?

Дин Хуи — член «Пурпуной бабочки», могущественной группы сопротивления в оккупированном японцами Шанхае. Неожиданное столкновение вновь объединяет ее с бывшим любовником Итами. Любовником… и офицером секретного подразделения полиции, единственная цель которого — уничтожение «Пурпурной бабочки».