該劇講述了上海中共地下黨舒秀和日本特工千變美娘之間的鬥爭。

大型諜戰懸疑戲《刺蝶》講述了一位潛伏很深的日本女人為了效忠國家而殘害中共地下黨的故事。留學日本的舞台劇演員袁天傑在日本的妻子神秘失蹤。袁天傑回國尋妻卻被軍統訓練成為特工，他和潛伏在軍統內部的共產黨員舒秀一起接受了尋找日本特務 “千變美娘”的任務。大明星姚芊芊的身份撲朔迷離，似乎和神秘的“千變美娘”也有某種聯係。通過偵查和分析，舒秀和袁天傑得知姚芊芊是被她的私人醫生翁子安做了整形手術後潛伏下來的日本軍官，她在上海暗殺多名優秀的愛國人士，舒秀帶領袁天傑等人在中共黨組織的領導下與之展開殊死搏鬥，最終改頭換麵成姚芊芊的“千變美娘”原形畢露，她其實就是袁天傑苦苦尋找的日本妻子。最終，正義戰勝邪惡。