故事发生在二十世纪三十年代初的大上海公共租界，关青月和关青山是一对龙凤胎兄妹，两人长得一模一样，只是性格迥异。哥哥关青山聪明能干、心思缜密，人称“小诸葛”，在公共租界中央巡捕房担任探长。而妹妹关青月则性格急躁，嫉恶如仇，人称“小李逵”。她本来在浦东孤儿院工作，因为经常“闹事”被开除，走投无路之下，关青月前往上海投奔哥哥。
兄妹两人见面的第一天，关青山连夜出门执行公务，意外遭到日本忍者的袭击，关青山为了救随后跟来的关青月而被杀手击中，掉进黄浦江生死不知。无比悲愤的关青月决定为兄报仇，为了查明真相，关青月女扮男装冒充关青山，进入巡捕房当探长，两兄妹外貌完全没有分别，关青月更以自己受袭击后失忆借口，跟同僚周旋，期间虽然闹出了一些笑话，总算遮掩了过去。
关青月所在的乙队被称为“垃圾处理厂”，都是些不得意的探员，有“门槛精”包打听，好色如命的乐翰风，书呆子周正，“花痴”杜莎莎。领队是探长贺忠信，他为人正直不阿，有勇有谋，只是不善于处理人际关系，一直被督察长和甲队的洪飞探长排挤。而嫉恶如仇的关青月到来，一通猛打猛撞，居然连续破了几宗大案，包括：人肉炸弹案、西洋拳师杀人案﹑罢工首领遇刺案、黑帮头领遇刺案、拆白党欺诈案等等。贺忠信如虎添翼，一帮老油条探员也被激发出强烈的斗志和荣誉感，成为一个能打硬仗的团队。关青月更是因为连破大案，并在擂台上打败日本武士，不但被工部局嘉奖，而且成为媒体追捧的“捕房万人迷”。
只是这些离奇怪案，案情十分复杂，案中有案！似乎幕后有一支黑手在操纵着，虽然表面上已经结案，但是真正的幕后黑手并没有揪出来。而且关青月麻烦不断，被同事莎莎、富家小姐金茹茹、花国总统彩凤、上海名媛冯云等数个美女纠缠不休，大搞乌龙恋情，关青月左挡右支，苦不堪言。其实，关青月和贺忠信相处多月，已经对这位英伟善良的男士渐生情愫。为了和贺忠信发展感情，关青月别出心裁把“妹妹”介绍给他，关青月不停地在青山和青月之间做角色转换，虽然险象环生，但关青月乐在其中。
关青月的所作所为触及了幕后黑手——日本人的利益，于是，他们想方设法阻挠关青月和贺忠信，并且让乔装成记者的日本女间谍林野弦子破坏关青月和贺忠信的感情，贺忠信一度陷入了敌人的情感圈套。甲队探长洪飞被刺身亡，日本人趁机嫁祸关青月，令她蒙冤入狱。在最终关头，关青月出于无奈，对贺忠信和盘托出事情始末。贺忠信此时发现对关青月已经情根深种，他不但帮助关青月洗脱罪名，还劝她继续冒充“关青山”，追查哥哥的死因，为哥哥报仇。
关青月暗中一直没有放弃追查哥哥的死因，陆续得到了一些零散的线索，经过分析整合，发现关青山之所以被刺杀，是因为他掌握了一件有关日本人的惊天秘闻，日本人必须除掉他杀人灭口。
其实真正的关青山并没有死，他受伤后，脑子失忆，只有十岁小孩的智商，但武功未失，阴差阳错被召入一个日本人的秘密暗杀组织，在日本人的指示下，和关青月作对，两兄妹几次大打出手，上演了精彩绝伦的龙凤大战，虽然关青山身着忍者服饰，但是双胞胎之间的心灵感应，令关青月最后发现，这个忍者就是关青山。在同僚的帮助下，大家千辛万苦救回了关青山，并给他治好了失忆症。恢复记忆的关青山说出了整件事情的真相，日本人居然在上海滩建立了一个细菌武器实验室，并利用黑帮抓捕中国人做活体实验，自己就是因为发现了一些端倪，而被追杀的。
丧心病狂的日本人绑架了关青山的幼子许诺，令其和日本人合作，并且逼着关青月和贺忠信去欧洲旅行结婚，为了幼子许诺的安全，关青山等人只好假装妥协。其实，在暗中发动了上海滩有爱国心的各方人士组织了反日联军，关青月和贺忠信则半路潜回了上海滩，悄悄剪除了林野弦子，斩断日本人的情报网络。
决战的时候到了。反日联军用声东击西的办法，调出了基地的大部分守军，然后发起猛攻，在付出惨重的代价后，终于攻克了日军的实验基地。关青山用生命为代价，引爆了基地的军火库，随着一连串剧烈的爆炸，日军基地灰飞烟灭。
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