1932年春，在中国顾问顾维钧的陪同下，国联调查团即将进入哈尔滨，下榻马迭尔饭店。关东军责令情报部主任服部，调动特务和宪兵，全面监视和控制调查团的活动。为揭露日本扶植傀儡政权的侵略阴谋，东北抗日救国会军事部长王亦仁秘密奔赴哈尔滨，制定了马占山齐齐哈尔会见调查团的计划，并安排情报员张心茹以马迭尔饭店总经理秘书的身份与顾维钧协调行动。 调查团入住的前一天，情报参谋星野带着大批特务全面接管了马迭尔饭店。迎接调查团的晚会上，张心茹与顾维钧在音乐中翩翩起舞，两人接上暗号。但此时张心茹已被特务明令禁止离开酒店，与外界的联系只能通过白俄歌手安娜秘密进行。 马占山的特使被日军抓获，计划暴露，日军以闹瘟疫为由，停止调查团赴齐齐哈尔的行程安排。鉴于马占山是伪满建国的“亲历者”，并拥有大量证据，王亦仁决定调集北满所有的抗日义勇军，分三路围攻哈尔滨，让马占山在收复失地的胜利中与调查团会晤。战斗打响了，得知抗日军队逼近哈尔滨的消息，李顿和调查团对马占山充满期待。 哈尔滨被义勇军三路包围，关东军调兵不及，司令官陷入了焦躁之中，阴险的服部提出了“一石二鸟”的解决计划。 马迭尔饭店，安娜赤身裸体莫名其妙地死在法国委员克劳德将军的床上。日本顾问以性丑闻要挟，要求李顿和调查团提前撤离哈尔滨。面对委员们的妥协，顾维钧慷慨陈词：日本罔顾国际法则，公然入侵他国，一味的纵容，只会带来人类的灾难，别问丧钟为谁而鸣，它将为你敲响！李顿感动，提出了一个两全的解决方案。 在总经理卡谱兰的办公室里，顾维钧将美国委员麦考益和随团记者自愿留在领事馆等候马占山的计划告诉了张心茹。得知风声的星野和宪兵队长后藤派出大批宪兵，迅速包围马迭尔饭店，端着刺刀逼迫李顿、麦考益和顾维钧等人上火车离开哈尔滨，而星野万万没有料到，张心茹在卫生间神秘消失…… 在卡谱兰的帮助下通过密道逃出饭店的张心茹，向王亦仁报告了两位记者还在美国领事馆等候的情况。监视领事馆的密探被杀，服部意识到危机。 香坊路口，王亦仁张心茹和两个洋记者被赶来的日军包围，关东军白俄密探万斯白，突然拔枪对准了后藤。原来他就是王亦仁潜伏在敌人内部的双料特工“猫头鹰”。杨守义及时带领义勇军赶来，消灭了日军，但张心茹肩部中弹，不得不随万斯白回哈尔滨手术治疗。 准备渡江向哈尔滨发动最后攻击的马占山，眼看胜利在望，却得到噩耗，拜把子兄弟程志远叛变投敌，带领伪军偷袭海伦。功亏一篑，马占山不得不撤退回援海伦。 李顿委派的两位记者在韩志鹏的护送下来海伦见马占山，获得了大量的内幕材料。日军增援部队多路包抄，海伦即将陷入合围之中。韩志鹏决定留下来，假扮马占山继续抵抗，掩护马占山、杨守义和记者向南秘密撤离。关东军追踪到了“马占山”的藏身之地，疯狂进攻。身着马占山军服的韩志鹏忠孝两全壮烈牺牲。马占山活着突围并与记者见面的消息传来，服部的情报部主任职务被撤，最后剖腹自杀。 当年秋冬之际，顾维钧在北平公开宣布：“调查团拒绝承认满洲国，为了这个结论，东北军政及各界民众为调查团得出这一结论所付出的巨大牺牲……”