En 1937, Berzine, chef des Services Secrets Soviétiques, demande au militant communiste Léopold Trepper (C. Brasseur), de constituer un réseau d'espionnage en Europe, afin de surveiller l'Allemagne Nazie. Aidé de ses trois amis Grossvovel, Katz et Lydia, Trepper installe et dirige l'Orchestre Rouge, organisation d'une redoutable efficacité. Une fois la guerre engagée, le réseau qui a des ramifications à Bruxelles, Paris, Vichy et même Berlin, embarasse souvent les Allemands. Hitler lui-même décide de détruire l'organisation...