音樂廳中傳來槍聲引發騷亂，外國女子安娜（露西·曼海姆飾）請求理查德·漢內（羅伯特·多納特飾）收留。次日女子被殺前透露"三十九級臺階"間諜組織正竊取英國機密。漢內為洗清嫌疑前往蘇格蘭高地調查，火車上求助金發女子帕梅拉（瑪德琳·卡羅爾飾），反遭其向警方告發。找到疑似組織首領喬丹教授后被捕入獄，逃脫時又因帕梅拉告發被偽裝警察的特工帶走。兩人在銬在一起的追逃中建立信任，重返音樂廳觀看漢內曾見過的表演。通過號稱能解答任何問題的"記憶先生"（懷特·沃森飾）得知，"三十九級臺階"實為以音樂演出作掩護的情報網絡代號。最終在表演高潮處，漢內識破喬丹教授正通過小提琴演奏傳遞密電碼的作案手法，當眾揭穿其罪行并將其逮捕。