圣約翰大學實驗室女教授于勝男（李若斯飾）和科學家康華生（徐亮飾）結伴至梧縣，調查總探長洪濤的老友——獄警老蘇州蘇義公報私仇殺害黑幫頭目案。雖有劉小三的偽證與老蘇州認罪，勝男、華生通過縝密調查發現疑點。二人拆穿劉小三虛假證詞后，其為避周彪同伙報復，提出以“鐵鏡公主”線索交換轉監上海。該女殺手數年前橫行上海灘卻從未落網，其真實身份實為洪濤秘密豢養的殺手。在獄警小吳配合下押解途中，鐵鏡公主派伏兵截殺劉小三。歷經火車驚魂、密林激戰等生死考驗，勝男等人識破洪濤與鐵鏡公主勾結構陷老蘇州的真相。最終于上海灘碼頭決戰中，康華生以化學知識破解毒氣陷阱，眾人合力將鐵鏡公主繩之以法，并揭露洪濤為掩蓋罪行試圖滅口的陰謀。