1943年初秋，上海郊外，一队日军物资运输车正在行驶，突然杀出一伙蒙面侠客。铁血东北虎的二把手罗长虎率领兄弟们干净利落地杀死日军，并截获日军运送的神秘物资。
日本帝国最年轻的将军大岛得知物资被劫，勃然大怒，下令对上海滩各大地下组织展开围剿，顿时上海滩掀起腥风血雨。罗长虎所在的铁血东北虎据点也遭围剿，他们分别逃脱。
大岛为了保护到从日本请来的丁号计划研究组长平田的安全，因此故意放出“平田即将从码头离开上海”的消息，试图将上海滩的各方潜伏势力一网打尽。
中共地下党决定借此机会除掉平田，地下党张岸良找到罗长虎并请求他协助刺杀平田。同时，在上海滩一处神秘的教堂，“交际花”蓝欣儿接受了代表苏联势力的神父卡列安的雇佣，准备策反平田。因为蓝欣儿曾经与平田是恋人，因此苏联找到她完成这个任务。
这一天上海滩码头人潮涌动，杀机四伏，上海滩的各方势力齐聚，等着刺杀平田。终于平田现身，罗长虎准备出手，但被东北虎老大拦阻，此时各方势力已纷纷动手，埋伏已久的日军在大岛指挥下凶悍地杀出，码头上顿时枪林弹雨，各方地下组织人员死伤惨重。
罗长虎摆脱老大的纠缠出手刺杀平田，就在即将得手之际，却遭到了神秘女子蓝欣儿的开枪阻拦。
绝杀行动第2集剧情介绍因为被蓝欣儿阻拦而刺杀失败，罗长虎心有不甘地追踪蓝欣儿，进入一个舞厅。罗长虎找到蓝欣儿，但被蓝欣儿用巧妙地用药迷倒。日本人因为码头刺杀事件对上海滩进行围捕搜索，封锁了舞厅，眼看罗长虎要被日本人抓走，蓝欣儿以为罗长虎是共产党，因此援救了他，将他带到酒店安顿下来。
第二天，罗长虎醒来，蓝欣儿已经不见，罗长虎重新和张岸良取得联系，张岸良告知罗长虎，码头上现身的平田是假的。张岸良怀疑罗长虎截获的日军物资有问题，决定和罗长虎去找他的哥哥张岸仁。
张岸仁是一位优秀的天才化学家，但因为厌倦战争，躲藏在一个砂石厂做苦力。罗长虎和张岸良来到砂石厂，见到张岸仁，就在他们将要和张岸仁取得联系的时候，他们惊诧地发现大岛在平田的带领下也来到砂石厂，带走了张岸仁。
罗长虎和张岸良追踪大岛和平田一行，来到日军在上海的大本营剑道馆。平田对张岸仁十分亲切，原来张岸仁和平田是一同在德国留学的同学，平田认为日军的秘密计划“丁号计划”的研究工作必须得到张岸仁的帮助才能成功，因此找到张岸仁。
绝杀行动剧照
张岸仁精神恍惚，因为不愿意为日本人做事而自杀，一直在屋顶窥视的张岸良目睹哥哥自杀，情绪激动而暴露行踪，日军在剑道高手高尾的率领下大肆围捕。血战之后，张岸良被擒获，罗长虎只身逃脱，以为张岸良已经被杀死。
大岛不遗余力地救治张岸良和张岸仁。罗长虎回到据点试图找东北虎兄弟帮忙，不料被东北虎老大捆绑起来。
平田认为剑道馆不安全，坚持要住到国际饭店去，大岛无奈之下将国际饭店层层封锁，安排平田入住。蓝欣儿料到平田会住进国际饭店，开始施展计谋，通过色诱商人王总而潜入国际饭店。大岛为了保护平田，请来三大日本高手协助。
绝杀行动第3集剧情介绍罗长虎被捆绑囚禁，十分焦急，通过说服东北虎最小的兄弟老八，得以逃脱，也来到国际饭店，继续执行刺杀平田的任务。
蓝欣儿展开行动，通过伪装成送餐服务员，将与平田的“爱情信物”苏绣手绢混在餐车中送入平田房间，同时，蓝欣儿巧妙地在食物中混入能导致平田情绪激动的药物。
平田吃了蓝欣儿送来的食物，顿时情绪激动，有些失常，当他目睹苏绣手绢，更是难以自制，要出去寻找蓝欣儿，蓝欣儿知道计划得逞，准备去与平田接头。这时，罗长虎潜入平田房间，出手刺杀平田，大岛发现危机，及时救援了平田，但自己被刺致重伤。
蓝欣儿的计划被罗长虎打乱，二人阴差阳错地撞到一起，携手逃亡。日军已经将国际饭店层层封锁，罗长虎施展计谋和身手，和蓝欣儿一同瞒过日军的围堵，历经艰险，试图逃出国际饭店。罗长虎和蓝欣儿闯过重重关卡，最后撞上大岛请来的日本武术高手武川，罗长虎与他激烈对决，用高超的身手击败了对手，和蓝欣儿逃出国际饭店。
平田趁着大岛重伤，打晕了大岛，试图逃出国际饭店。
而老八也逃出国际饭店，但被大岛请来的日本忍术高手跟踪，而他自己浑然不知即将为自己的东北虎弟兄带来灭顶之灾。
蓝欣儿责怪罗长虎打乱了她的计划，导致策反平田的任务失败，要罗长虎马上离开，别纠缠自己，但就在这时他们撞上了日军搜查身份可疑人等……
