一九三八年上海，爱国志士许非凡因暗杀日本高官遭到日特追杀，身受重伤，在逃跑过程中偶遇外出的林秋雁，被林秋雁所救，因为担心被日本人发现，两人躲在下水道之中躲避，林秋雁帮助许非凡止血，并照顾许非凡，许非凡深受感动，问起林秋雁的身份，对林秋雁这个女学生有胆气救自己身份的敬佩，而林秋雁也对许非凡这种义士深有好感，最终，许非凡在林秋雁的协助下机智躲过搜捕。回到住处，兄弟梁锡龙替许非凡包扎伤口，并劝他过安稳生活，许非凡表示只要日本人在就不能让他们安生。他笑着告诉梁锡龙救自己的小女孩是个小神仙，帮他躲过一劫。梁锡龙也想

解放前夕，漂亮的阿静为躲避城防司令的儿子卢天丰的纠缠而进了国民党军统特务学校。阿静被学校特务头目黄飞强奸。特务学校的训练极其残酷，一个被抓回的逃跑女生被狼狗活吃了。阿静等人学习窃听、跟踪、下毒、绑架、杀人，被训练成外表美丽但心狠手辣的杀人机器。为解放区运药的地下游击队员被军统抓获，军统想由此破获解放区整个药品渠道，于是阿静被派遣与药商纪老板结婚。在监狱中，阿静被安排和一个共产党员的妻子沈薇关在一起……杂牌军罗司令的副官贪婪，在女特务的威逼下做了奸细……解放了，军统留下骨干特务分子潜伏下来，潜伏特务大肆搞暗

2012年，铁路民警朱永超在一次案件侦查时，遭遇“苏相渝特大抢劫杀人案”嫌疑人周克华，身中三枪，因公殉职....

11岁的男孩米格尔打算和母亲一起出境，却遭到犯罪分子的追杀。这一幕恰好被路过的前海军陆战队的神枪手吉姆目睹。吉姆毫不犹豫地上前保护母子二人。在一番激烈的枪战过后，米格尔的母亲不幸重伤，弥留之际，将米格尔托付给吉姆。原本过着平静日子的吉姆，就这样带着米格尔踏上了去芝加哥寻亲的道路。但穷凶极恶的犯罪分子并没有打算放过二人。原来米格尔的母亲不仅将米格尔托付给了吉姆，还有许多钱，而犯罪份子正是为了抢走这些钱才一路追杀二人。于是一路上吉姆为了保护米格尔与杀手展开了生死之战。凭借之前的训练技术，吉姆一次又一次地抵挡住

1950年，大业初定，但在新中国的边陲狼烟仍未散去，境外势力蠢蠢欲动，时刻蓄谋颠覆新政权。在这关键时刻，中国人民解放军总参谋部接到一份绝密情报，国民党军统特务机关高官陈荃（舒耀瑄 饰）意欲投诚，而他随身携带的3份绝密文件关系着新中国乃至整个中华民族的命运。为了护送陈荃安全抵京，总参谋部命令陆超（王新军 饰）带领他的7人小分队前往广西边陲接应。与此同时，得知消息的军统也派出暗杀小组追踪陈荃。在这充满艰险的护送之旅上，陆超和战友不得不与来自台湾的杀手展开连番搏斗。一场攸关祖国命运的暗战慢慢拉开了序幕……

1941年冬，军统第二处侦防科科长肖正国受命到上海启动潜伏在汪伪的特务“雄狮”，并布置刺杀日本军官楠木正成的任务。未料，相关情报被日方劫获，肖正国接头时察觉异常，果断中止行动，但仍然遭遇了尚公馆特务的围剿。肖正国在手下江元宝的掩护下负伤逃走，江元宝失手被擒。肖正国逃进一家电影院内，却被一同来执行任务的副科长周海潮从背后开枪击中，子弹正中颈部。日兵搜寻至电影院，周海潮来不及确认肖正国是否断气，便匆忙离去，肖正国重伤身亡。

十九岁的邹志军，自小爱上射击，得到著名女射击教练崔韵的赏识。但父亲邹辉不许儿子学习射击，崔韵主动跟邹辉理论，才发现邹辉原来是她的偶像。在崔韵、邹志军的苦苦哀求之下，邹辉同意儿子参加射击比赛，结果取得了好成绩。邹辉也辞去了现有的工作，当上了射击教练，享受着射击带来的乐趣。

1939年底，长沙会战后，全国抗日军民群情振奋。另一方面，汪精卫在上海加紧了伪民国政府的成立步伐，这使得军统在上海的锄奸行动更加频繁地展开。军统行动组长冯如泰布置方滔带队刺杀了汉奸卢光洁，但队员曾奎受伤。方将他送到共产党地下组织领导江虹潜伏的诊所医治，很快，伤重的卢光洁也被送来，向非艳扮成护士要继续追杀卢光洁，但是她发现这个卢光洁是假的。

《军统枪口下的女人》讲述的是解放前夕，女孩龙飞飞的父母惨遭国民党毒手，双双遇害，亲眼目睹这一切的龙飞飞由此埋下了复仇的种子，与军统斗智斗勇，完成了从一个普通女孩到救国女侠的蜕变。