中统叛徒老k密报日本“梅机关”特务头子松田祯昭，说要去静安寺和一名重庆特工见面，这个特工可能要投诚。这个情报同时也被中统特派员贺德彪获得，他派干将赵康跟踪老k，查清重庆来人的真实情况，并寻机干掉他们。不料，在赵康跟踪老k的关键时刻，有人突然对老k开枪，造成街头骚乱，慌乱中，老k接到一张纸条，扔纸条的人就是重庆方面来的叛徒。这个意外打乱了赵康的计划，致使跟踪老k的任务没有完成。

贺德彪命令赵康暗杀松田，赵康得到松田要去静安寺西伯利亚皮草行购物的情报，决定在那里对松田行刺。于是，赵康提前埋伏在街对面的一幢楼上，就在松田进入他的狙击步枪射程时，他的恋人宋珍妮和妹妹宋丹妮突然出现在现场。这对姐妹与松田擦肩而过，使赵康开枪只打中了松田的保镖，松田乘机逃脱。此时，赵康更关心的是混乱中宋家姐妹的安危。

蓝色档案剧情介绍第二天，赵康和宋丹妮在一家咖啡馆约会。两个法国巡捕带着日本宪兵检查证件，赵康的身份证件检查过关，却引起宋丹妮的怀疑。因为珍妮只听说赵康是在杜邦公司。珍妮执意要掏赵康的证件看个究竟，结果摸到手枪，让她疑云顿生。后来的一次约会赵康被76号的特务跟踪，就在要逮捕他的关键时刻，他从咖啡馆逃脱。此时，宋丹妮才知道赵康的真实身份。

宋家姐妹的表哥逢天爵从美国来到上海，他名义上是一名外科医生，实为美国中央情报局的特工，宋家的人并不知道他的真实身份。逢天爵爱上表妹宋珍妮，宋珍妮只把逢当成自己的哥哥，并不爱他，而是深深地爱着赵康。丹妮的拒绝让逢天爵心中不快。此时，赵康已被梅机关和76号盯上，生命处在异常危险之中。特务们包围了他的住宅，就在关键时刻，贺德彪出现，赵康才得以脱险。

出于对珍妮的爱和对赵康身份的怀疑，逢天爵对赵康进行秘密的调查，当他得知赵康的身份以后，也大为吃惊，他不想让丹妮卷入特工生活之中，就把赵康的身份告诉了丹妮，希望丹妮和赵康断绝恋爱关系。正当丹妮陷入痛苦的抉择的时候，赵康被日本梅机关逮捕了。丹妮还是深爱着赵康，鉴于女儿对赵康真诚的爱，宋父四处托人营救赵康，但没有人肯帮忙。逢天爵出于对珍妮的爱，也忍受着爱的痛苦动用各种关系营救赵康。

赵康终于被释放出狱，宋家的人专门设家宴为他接风，但他们却不知道这其中隐藏着巨大的隐情。这个隐情足以颠覆他们对赵康的认识和所有的情感。这个时候，中统特工阿雯被贺德彪派来上海执行特别的任务，这个任务是和赵康有关的。原来，赵康是奉命“变节”的，目的是打入日本的情报机关做为卧底。他的这个行为只有贺德彪知道。为了增加松田对赵康“变节”的信任，贺德彪派阿雯来刺杀赵康。

阿雯刚刚住进酒店，就被76号的特务发现，特务包围了酒店，巧的是逢天爵和丹妮正好路过这家酒店。丹妮巧妙地救了阿雯，并把阿雯带到了自己的家里，同时引发了另一场危机。此时，松田对没有抓到阿雯，大发雷霆，他命令下属必须立即抓到阿雯，特务们开始大规模的搜寻。宋家是特务们搜查的一个重点目标。

宋家的人怀疑阿雯的身份，阿雯谎称自己从重庆来买盘尼西林的。赵康不期而止，阿雯感到惊讶。赵康并不知道阿雯的真实身份。就在这时，很多特务包围了宋家。危机时刻，丹妮陪着阿雯从下水道逃走。特务们冲进了宋家，但没有发现阿雯，就匆忙离去。

丹妮和阿雯从下水道中逃跑，为了安全，她们在地下分手。阿雯从容地走出下水道。不料，丹妮阴差阳错地爬到了一座洋房的院子里，这个院子竟然是特务的办公地点。丹妮被捕，和一个大姐关在一起，取得了她的信任。大姐让丹妮牢记一组数字，并告诉她接头的地点和暗号。不久，大姐被害。在多人的营救下，几经周折，丹妮终于被释放。丹妮遵照狱中大姐的话，前去秘密地点接头，没想到接头人竟然是阿雯。丹妮将那一组数字背诵给阿雯听。阿雯告诉丹妮牺牲的大姐是中统的秘密特工，她这次来就是和她接头的，不料，她们还没有见面，大姐就被逮捕。丹妮向阿雯表示自己也想成为她那样的人，就此加入中统特工队伍。

从此，丹妮像变了一个人似的，她每天都和阿雯在一起，早出晚归，出入舞厅和酒吧，这让珍妮担心不已，并为此发生争执。丹妮仍然如故，我行我素。珍妮只好告诉父母。宋父也严厉告诫丹妮，不让她和阿雯在一起。有一天，阿雯带丹妮来到仙乐斯舞厅执行暗杀任务，松田和手下的人也来了，并认出了阿雯。阿雯开枪击落吊灯，引起舞厅的混乱，她乘机逃走。丹妮回到家，珍妮发现她嘴上抹着口红，误以为妹妹去当了舞女，姐妹发生激烈的冲突。

对于妹妹的“堕落”，珍妮心急如焚，为了挽救妹妹，她向父母建议让妹妹跟着表哥去美国。宋父宋母决定让姐妹两个一起去美国，这样更安全些。逢天爵答应宋父宋母的请求。阿雯再次带着丹妮去执行任务，她们埋伏在一幢高楼里，准备用狙击步枪猎杀目标，不料目标没有出现。珍妮找到一个私人侦探来调查赵康，她想弄清楚赵康的真实面目。同时，松田也在对赵康进行一次次地考验。赵康发展了一批特务，得到松田的赏识，赵康发现日本梅机关有一份蓝封面的绝密档案，名曰“蓝色档案”。

阿雯和丹妮又一次来到仙乐斯舞厅，巧的是赵康也在这里，阿雯告诉丹妮赵康就是她要杀的目标。这让丹妮大为惊愕。阿雯击伤赵康后，与丹妮逃离仙乐斯舞厅。丹妮告诉姐姐赵康的真实面目，丹妮不相信，这个时候，她雇佣的私人侦探也来报告情况，结果，那个侦探还没有开口就倒在地上，他的背上插着一把匕首。珍妮决定弄清真相，就独自去医院看望赵康，她想看看自己深爱着的男人究竟是人还是鬼。在医院里，珍妮见到赵康，同时也见到松田和其他的特务来慰问赵康，珍妮的心灵受到重创，她哭着跑出医院。她的世界彻底坍塌了。

松田再一次考验赵康，命令他杀死宋父宋母，赵康面临着生死抉择。当赵康举起手枪对准宋父宋母的时候，他犹豫了，是松田的得力助手扣的手枪扳机，但从宋家的管家眼里看去，是赵康开的枪。珍妮得到赵康杀死父母的消息，悲伤之下跳进黄浦江。

跳江的珍妮被一条渔船救起，这条船是新四军的交通船，救她的是方岩松，一个共产党的特工。他到上海来是买盘尼西林药品的。醒过来的珍妮跟着船来到了苏北新四军抗日游击队的根据地。

赵康奉松田的命令正在抓捕买盘尼西林的共产党特工，他接到密报，前来抓捕，方岩松已经在去苏北的船上了。

经过一段休养的珍妮跟随着方岩松又回到上海，他们前往接头地点接头，不料接头地点挂起红灯笼，暗示方岩松和珍妮已经发生变故。他们迅速离开，方岩松找了个酒店住下，并让宋珍妮回家。宋珍妮回到家，管家告诉她丹妮已经被日本特务杀害了，失去双亲和妹妹的珍妮顿时绝望，眼前的这个家对她来说已经没有任何意义了，她决心为新的理想——共产党的理想而奋斗，走上革命的道路。为了考验珍妮，方岩松带着她参加一次舞会，他们要在那里和一个特工见面。出乎意外的是，珍妮在舞厅见到了赵康。为了避开赵康，珍妮离开了舞厅。珍妮告诉方岩松她和赵康的关系，方岩松认为珍妮是个特工人才，就把她又带回来苏北。

回到重庆的阿雯被调往军统工作，去当特工训练班的教官。贺德彪也奉命组织了中统的训练班，并亲自担任教官。经过松田的多次考验，赵康获得了松田的信任，他也就有更多的机会接触到梅机关的机密情报，并不断地将获得的情报发回重庆。珍妮被组织派遣前往重庆参加中统的训练班，秘密地打入中统。从此开始了漫长而又危险的生命之旅。

其实，丹妮并没有死，她给自己制造了个假象，换了个名字展转去了重庆寻找阿雯去了，这让在轮船码头等待去美国的逢天爵焦虑不已，他无法完成姨妈交给自己的任务，悔恨万分。

珍妮改名为沈亚奇，丹妮改名为寒冰，一个在中统，一个在军统，两姐妹开始了残酷的特工训练，受尽了苦和累，为了民族解放，她们都忍受下来了，经过刻苦的努力，两个人均以优异的成绩从训练班毕业，成长为优秀的特工。贺德彪是沈亚奇的教官，他对沈亚奇无微不至的关怀，这让沈亚奇感到有些蹊跷，她不知道贺德彪也是战斗在敌人心脏里的共产党特工，而且还是她的直接领导。银狐是寒冰的教官，同样，寒冰也不知道让自己仰慕的男人竟然是76号派来的“内鬼”。时光蹉跎。转眼，宋家姐妹开始执行任务。她们几次错过，都没有见面。彼此都认为对方已经不在人世。宋家姐妹奉命途径香港前往上海。在香港她们要和迎接的人接头，出乎两个人意外的是，两个男人分别是贺德彪和银狐，原来，两个教官是来保驾护航的。

为了熟悉上海的环境，贺德彪带着沈亚奇来到在香港的舞厅里跳舞，两个人似乎产生了朦胧的情感。沈亚奇很快就控制住自己。寒冰则大胆地向银狐示爱。松田得到密报，重庆派来了女杀手。松田把女杀手的照片给了赵康，照片上的人让他大为吃惊，他不明白珍妮怎么会变成了一个中统特工。为了保护珍妮(沈亚奇)，他派手下人四处搜查，要抢在日本特务的前面，让沈亚奇脱险。回到上海的沈亚奇来到万国公墓，想向父母和妹妹的墓献花，表达哀思，赵康也不期而止，曾经情人的意外相见，使两个人都有恍然隔世之感。赵康让珍妮永远记住一句话：“不论发生了什么事情，我都是爱你的，永远爱你！”