《喋血满洲》的故事发生在满州。日本关东军情报部内先后潜入几批神秘人物，密集的枪声过后，藏在密室中的机密档案不翼而飞。就在众人追查之际，装有机密文件的黑箱子却在几个黑衣人手中突然爆炸。日本特务机关头子藤田大佐面带微笑，随即布置了一场追捕行动，企图借助精心设计的诱饵，将驻满州的各方地下组织和情报机关一网打尽，为军部即将实施的计划扫清障碍。
原来，日本军部正秘密策划一项极其重要的工程——“松北工程”，并派松桥正雄博士前往哈尔泊进行考察和筹划。各国情报机关以及国民党的特务机关都对这一工程虎视眈眈。与此同时，我地下党组织任命李炎为满州省委行动队队长，负责主持满州地区的工作。由于松桥好色，潜伏在俄国妓女家中的地下党特工孙嫂掌握了他的行踪。正当行动队准备对松桥展开行动时，却发现他已经死在列车上。
松桥之死震动了日本关东军军部，军部责令藤田尽快查明真相。搜捕过程中，李炎意外重逢了青年时期的恋人，可如今的她却已成为日军情报部的菊地美代少佐。在苏共情报机关的帮助下，地下党成员成功躲过日军搜捕，但孙嫂却被敌人抓获并英勇牺牲。随着调查深入，局势变得更加扑朔迷离：真正的“松北工程”文件究竟藏在哪里？谁是敌人，谁又是自己人？李炎逐渐陷入重重迷局，而真正的较量也才刚刚开始。
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