I 1917 er Frankrike involvert i første verdenskrig. Dubois, leder for et fransk spion-byrå, tilbyr å spare livet til en arrestert agent - hvis agenten går med på å avsløre hvem han forsøker å beskytte. Dubois mistenker at det er snakk om Mata Hari, en berømt eksotisk danserinne, men agenten velger heller å bli henrettet ved skyting. Løytnant Alexis Rosanoff, fra luftvåpenet til Det russiske keiserdømmet, lander i Paris etter en farlig flytur over fiendens territorium. Han overtaler sin overordnede, general Serge Shubin, til å ta ham med for å se Mata Hari opptre den kvelden.