第二次世界大战进入最后阶段：德军据守莱茵河防线，美国陆军缺乏了解德国莱茵河对面的重要防务情报，决定派遣投诚的德国战俘渡河搜集资料。经过对战俘的甄别训练后，美军情报单位组织了一个由德国战俘组成的间谍小队。大战在即，这支反水的特工部队是否能物尽其用？

故事发生在第二次世界大战期间，情报科军官格劳少校（奥马尔·沙里夫 Omar Sharif 饰）奉命调查一宗手段极为残忍的谋杀案，冯塞德里茨将军（查尔斯·格雷 Charles Gray 饰）、卡伦博格少将（唐纳德·普利森斯 Donald Pleasence 饰）和坦兹将军（彼德·奥图 Peter O'Toole 饰）均为案件的嫌疑人，但他们都拒绝配合调查。 冯塞德里茨将军的妻子娜塔莎想为两人的女儿于丽克（乔安娜·佩蒂 Joanna Pettet 饰）在众多年轻有为的军官之中觅得一位金龟婿，她看上了坦兹将军，但于丽克却并不喜欢这位在战场上杀人如麻的恶魔。当着坦兹将军的面，于丽克邀请军官雷蒙德共舞，两人却因此坠入爱河，与此同时，格劳少校的直觉告诉他，坦兹就是那位邪恶的凶手。

1917年，俄国革命爆发，沙皇和他的家族被捕处死。但越来越多谣传说沙皇最小的女儿——最高贵的公主殿下安娜斯塔西亚（英格丽·褒曼 Ingrid Bergman饰）依旧侥幸存活着。安娜公主将是王朝在英国银行巨额存款一千万美元的唯一继承人。1928年，俄国将军波宁（尤·伯连纳 Yul Brynner饰）受流亡在北欧的俄国皇太后（海伦·海丝 Helen Hayes饰）之托，开始寻找公主的下落。几经波折仍寻公主无果，忽然一个精神错乱的女人（英格丽·褒曼 Ingrid Bergman饰）被波宁在一家精神病院发现。她有着与公主安娜惊人相似的容貌。经过波宁亲自监督的毫无人情味的训练下，她完成了从灰姑娘到贵夫人的转变。然而流亡丹麦的皇太后不为所动，任凭她如何努力都不相信她是真正的公主。