《误入军统的女人》讲述了解放前夕，漂亮的阿静为了躲避城防司令之子卢天丰的纠缠，进入了国民党军统特务学校。在那里，她遭到特务头目黄飞的强奸，并经历了极其残酷的训练。一个被抓回来的逃跑女生甚至被狼狗活活吃掉。阿静和其他学员被迫学习窃听、跟踪、色诱、下毒、绑架、杀人等技能，逐渐被训练成外表美丽却心狠手辣的杀人机器。
为查清向解放区运送药品的地下游击队及其渠道，军统抓捕了相关人员，并派阿静与药商纪老板结婚，以此展开侦查。在监狱里，阿静又被安排与共产党员的妻子沈薇关押在一起。与此同时，杂牌军罗司令的副官贪图女色和金银，在女特务的诱惑与威逼下成为奸细。
解放后，军统留下骨干特务分子潜伏下来，持续进行暗杀、炸毁电厂等破坏活动。解放军军管会主任施卫与敌特斗智斗勇，最终将军统特务全部抓获。
