1914, en Alsace; le père et la mère de Marthe Richard sont fusillés par des soldats allemands. Désemparée, sans nouvelles de son fiancé André, qui est au front, la jeune femme gagne Paris, où elle se fait engager comme agent secret par le commandant Rémond; au service de la France, elle saura se venger... Sa mission; prendre contact, à Saint-Sébastien, en Espagne, avec les espions allemands Von Falken et Von Lüdow, et les convaincre qu'elle souhaite travailler avec eux. Marthe a tôt fait de séduire Von Lüdow - c'est lui qui a commandé l'exécution de ses parents - au grand dam de la maîtresse de celui-ci, une danseuse nommée... Mata Hari. Jalouse, cette dernière, avec l'aide de Von Falken et de Pedro, le patron de la boîte où elle danse, tentera en vain de contrecarrer les plans de Von Lüdow et de celle qu'elle tient pour une rivale...