1944年岁末，驻守比利时的美军阵地上，一辆载着五个年轻性感的女兵的吉普车向盟军后方开去。尽管她们一身美军装扮，操着流利的美式英语，一道道关卡对她们的盘查越来越严厉，面色冷俊的美军特工不断地向她们提出棒球比赛胜负以及某个美国女明星改嫁几次这类稀奇古怪的问题。

这是为什么？因为她们并非美国女兵，而是德军的一个特别行动小组，首领是德国试飞英雄、与希特勒私交甚深的年轻漂亮的女伯爵海伦娜，成员包括空军少尉玛丽亚、盖世太保英格丽、党卫军中士埃莉卡、陆军上等兵古丝特。就在这几天，希特勒利用连续的大雾发动了阿登战役，对盟军发动闪电战，迅速撕开了百公里的防线，美军损失惨重。一支美式装备的德军别动队混入美军，大肆破坏，并放出流言：要去凡尔赛刺杀盟军总司令艾森豪威尔。美军人心惶乱，严查德国间谍，岂能轻易放过从前线去往后方的海伦娜等人？

海伦娜一行一方面和美军特工巧妙周旋，一方面利用色相迷惑美国大兵，历经无数次生死悬于一线的盘查，穿越戒备森严的美军阵地，进入已被法国收复的巴黎。她们先在巴黎郊区的圣日尔曼森林隐藏两夜，其间海伦娜带埃莉卡去一色情酒吧，但两处接头人均未出现。海伦娜逼英格丽说出其掌握的盖世太保的秘密联络点，五人驱车前往，不料这一地点已被法国特工侦破，枪战中英格丽腿部受伤，德国女兵奋力突围，全巴黎开始大搜捕。

海伦娜带领小组来到她的法国朋友玛格莉特处。玛格莉特年轻时为巴黎交际花，现开一家高级妓院，并拥有男爵头衔。德国占领期间，海伦娜多次帮助她营救过法国抵抗者。玛格莉特要求德国女兵不要把她的城堡作为战场，留下她们，并请大夫为英格丽治伤。

小组的行动目的，不但玛格莉特难以猜测，在小组成员心中同样是个谜，就连开赴巴黎她们在事先也毫无所知。英格丽对此极为不满，出于盖世太保的职业警觉，对海伦娜产生怀疑。并且她还知道，玛丽亚留学美国时，曾和一个犹太青年相爱，虽被其父逼迫回国参加了德国空军，但曾参加反纳粹俱乐部，受到盖世太保传讯，海伦娜救了她。又因海伦娜拒绝英格丽提出的封闭城堡、限制玛格莉特活动的行动方案，英格丽断定海伦娜密谋叛国，煽动埃莉卡一同反叛，试图逮捕海伦娜、玛丽亚，以其为人质与美军及法国当局谈判。

海伦娜召集紧急会议，宣布行动目的：刺杀艾森豪威尔！众人大惊失色。她提出两个行动方案：一是了解艾森豪威尔的行动规律，由神枪手埃莉卡行刺；一是由自己驾机在空中行刺，玛丽亚率众回国。盖世太保英格丽情绪激动，内讧平息，众人开始准备。为得到行动急需的电台，古丝特假装英国妓女，进入玛格莉特的妓院，目标是控制美军的一个军情官员。

行动在迅速进展，但阿登地区大雾散尽，掌握着制空权的盟军大举反攻，德军战败。海伦娜从报纸和广播中得到消息，突然宣布行动取消，准备撤退。一个在德国占领期间受到海伦娜保护的法国伯爵愿意提供飞机，使女兵们夜航回国。众人紧张地来到预定机场，果然看到飞机，玛丽亚登机发动，周围突然亮起探照灯，是美军特工，命令德国女兵投降。

英格丽再次认为被海伦娜出卖，把枪顶在海伦娜脑后，向美军特工高叫：“你们的人被我制住了！”美军特工一时不明所以，僵持中，不再相信英格丽的埃莉卡出其不意，击毙英格丽。醒动过来的美军特工开枪，埃莉卡把海伦娜托上飞机，自己中弹倒地。受伤古丝特呼喊着“我不要死”，紧紧地抓着舱门口的海伦娜；海伦娜自己中弹，松开了手，已被打死的古丝特摔到地上。玛丽亚驾驶着飞机，冲出枪林弹雨，与昏迷不醒的海伦娜回到了德国。

身受重伤的海伦娜被救活，却患上了“幸存者综合症”，死于一次莫名其妙的车祸。只有玛丽亚活到了活到了战后，许多年后，移居美国的玛丽亚说出了海伦娜真正的行动目的：为了德意志，牺牲希特勒。她设想德国在阿登战役中取胜，她将宁愿承受罪名刺杀艾森豪威尔，英美将领不和，盟军一时难有合适的统帅，必暂停对德国的攻击；赢得了时间的德国反纳粹力量势必再次行动，刺杀希特勒。这样，德国就可能在变为废墟前与盟军谈判，争取体面的和平。然而，阿登战役的德军战败，使她不敢也不能冒天下之大不韪。第三帝国无可救药，历史不能重写，德国女兵梦断法兰西。