1949年的日本帝都，社会分为两个贫富差距悬殊的阶层，富人掌握特权。其中，涌现出一个神秘的变脸怪盗K-20，经常偷取富裕阶层的珍奇宝物。那日，他又声言要在财团千金羽柴叶子（松隆子 Takako Matsu 饰）的婚礼当天盗取某财团的名画《巴别塔》，令警察厅十分恐慌。叶子的未婚夫、探长明智小五郎（仲村亨 Tôru Nakamura 饰）如临大敌，高度戒备。身怀绝技的杂技艺人远藤平吉（金城武 饰）阴错阳差卷入了这场盗画的阴谋之中。由于被当成K-20，他锒铛入狱，后侥幸逃脱，在老友源治的帮助下，栖居民间，潜心研究易容之术，准备伺机向陷害自己的K-20复仇。叶子总是在把玩父亲临终前送给他的礼物，觉得里面暗藏玄机。后来，K-20再度出现准备掳走叶子，危急时刻远藤平吉刚好赶到，两人跟K-20及警察厅展开了周旋，逐渐逼近了真相……本片为江户川乱步的同名小说改编。