一九四五年夏，日本法西斯面临覆灭。面对百万苏军压境，侵华日军关东军垂死抵抗，计划并实施“关东军特别防务演习”。日军在中苏边境实战演习生化武器。我地下工作人员刘四平获知日军“关特演”计划的情报后，立即通过皮货店老板乔掌柜，将情报电传给苏军总部。同一天，小野进驻三江司令部，成立特高课。焦土因在演习中体罚战士受处分。同时，上级交给他重大任务：指挥特别小分队，侦察并伺机捣毁日军生化武器库。

小分队成员由他选择，但助手已确定，是参加过对德战争，负责调查德军细菌战计划的苏联红军达妮娅少校。随同达妮娅来的译员沈若飞，也加入了小分队。焦土精心挑选小分队的成员。爆破专家黑子，神枪手宝日娜，焦土的勤务兵小不点。小分队入境之后，误入日军布下的雷区，幸亏爆破专家黑子警觉，方才有惊无险地度过难关。小分队绕道行进，前往第一个联络点黑山口客栈。他们将在这里跟小分队的第七个成员——我地下工作人员王玉兰汇合，她将担任小分队的向导。

三江市——日军三江司令部驻地，军需官刘四平着意巴结，将几件珍贵的上等貂皮进献给副司令官三本太郎，三本非常满意。小分队到达黑山口客栈，小不点被参贩抓住，宝日娜在营救小不点时发现小不点原本是女孩。刘四平与地下工作人员——车夫六大爷接头，将特高课成立的情报交给他，让他带给乔掌柜。刘四平带小野手下的一批军官去妓院作乐，认识了新来的妓女辣牡丹。

小野和山本接到情报，知道小分队已入境，山本要求小野消灭小分队，小野称还未到时候。焦土与老板娘王玉兰接上了头。王玉兰加入小分队，担任向导。客栈里赌博行乐的烟贩酒后滋事，引来了日伪军包围了客栈，黑子开枪示警。恶战后，客栈被炸，王玉兰也受了轻伤。她带领大家从小道突围而出。焦土对入境和突围过程过于顺利产生怀疑，达妮娅提出小分队应当乔装行进。焦土建议让达妮娅扮演白俄遗孀，其他人扮演护送她回哈尔滨的随从。

日军司令部，小野布置第二次实战演习，横川健驾摩托车出逃。小野带兵追捕横川健，在蘑菇屯附近发现横川健丢弃的摩托车，随后又找到横川健画的一张不完整的地图。小野为了不留后患，将全村村民杀害。刘四平从辣牡丹那里获得了“日方已知道小分队入境”的情报，让乔掌柜电告苏军总部。同时，日军在苏军总部的卧底“老B”又将此事电告小野。小分队经过屠村现场，悲愤万分，队员们对焦土带着大家“鬼鬼祟祟”地钻来钻去极为不满。

焦土决定改变路线，乔装走大路前往工友李金魁的棺材铺歇脚；王玉兰和达妮娅认为走明路太危险。焦土坚持己见。小分队到达棺材铺，夜里，李金魁媳妇被杀。焦土感觉危险就在身边，决定连夜转移。日军赶到棺材铺，小野听完李金魁的哭诉，将其击毙。回到原定路线，王玉兰带领小分队穿山越岭。林中修整时，小不点到远处解手，不慎掉入陷阱，猎人救了她，但电台摔坏了。小不点儿带猎人去见小分队。宝日娜认出他就是她当年的恋人——铁鹞子。