1928年，满洲。日本翻译伊丹英彦离开中国情侣丁慧返回东京。数年后他到上海时，已成为一名特务。而丁慧目睹了主办抗日报纸的哥哥被日本人刺杀，之后来到上海，参加了对日地下抵抗组织，并与组织首领谢明产生感情。

中国电影《紫蝴蝶》海报（英文版）

抵抗组织从外地聘请了一名杀手，计画暗杀日本情报人员山本。在火车站，一个非常偶然的纰漏，使火车上坐在该杀手对面的小职员司徒(刘烨饰)被误以为是杀手。抵抗组织成员上前与司徒接头并提供暗杀对象资料，“杀手”的异常反应引起混乱，枪战中，负责掩护接头者的丁慧误杀了来接站的司徒女友依玲。

拿到资料的司徒被山本的手下伊丹英彦抓获，严刑拷打之下的他对这一切懵然无知。伊丹从抵抗组织内部的奸细处得知司徒的确是盲打误撞进来的倒霉蛋，便把他放了。抵抗组织却认为被释放的司徒已成为汉奸，要将其消灭。司徒从一个局外人变成深陷混乱，受到日本情报机关与抵抗组织的双重威胁，却对任何一方都完全无法解释。而伊丹偶遇旧情人丁慧，两人的会面偏又被司徒发现，这让司徒对身边的事情彻底迷惑，而为依玲的复仇更是完全没有目标。

对失去真正杀手的抵抗组织来说，他们必须自己完成暗杀山本的计画。新旧情人正好分处两个阵营的丁慧，成为双方互相设局必须利用的重要对象，加之误杀无辜的内心折磨，她同样极度茫然。

丁慧随伊丹来到日本人的会所参加聚会，两人相拥起舞。伊丹告诉丁慧，山本不会来了，谢明也不会来了，他已经死了。震惊的丁慧刺伤伊丹，司徒闯进舞场，枪杀伊丹之后，调转枪口对準了丁慧。

1、本片拍戏过程使用的是一种不怎幺排练的“即兴”状态，剧组每个成员在拍摄时特别认真、激情饱满，这种作为参与者的状态和热情可能观众感受不到，所以章子怡听到放电影过程中的观众鬨笑无法接受。

2、在拍章子怡和仲村亨重逢的一场激情戏时，章子怡发烧到了37度8，当时导演没让她走，最后烧到了39度8，导演依然是铁石心肠，还是没有让她休息。拍完后才发现，人在发烧时演激情戏最有感觉。

3、为了专心拍片，章子怡婉拒出席MTV典礼。

4、为了不耽误整部戏的拍摄，章子怡一直都在日夜赶戏，一个女孩这幺热的天每天十几个小时的超负荷工作，真是不容易；她很敬业，再困再累只要导演一喊开始，她就“来劲”了。最长的一次她居然30多个小时连轴转。

5、李冰冰在拍摄该戏的时候不小心被扎伤了。

6、本片中伊玲的角色原定的是周迅，结果周迅因为档期问题，无缘该片。

这部电影画面显得非常精緻，伴随故事情节发展出乎意料的爆发出某种强烈的情绪，但是故事结构有点问题，需要更为仔细的磨合和修改。也许是为了赶来参加电影节，时间仓促导致后期剪接有些粗糙，电影剧情给人的印象似乎是从中拦腰折断。如果这其中能补上20分钟的剧情，那幺这部电影不失为很有潜力的佳作。
整个电影显得“动静皆宜”，片中出现了几次长达数分钟的特写镜头，画面的凝滞感特彆强，但是某些动作场面被快节奏剪接在一起，给人一气呵成的乾脆利落。电影对于城市幽闭的压抑气氛营造无疑是成功的，总不见停的淅沥沥的雨，还有被无限放大的灰色天空，给人强烈印象。
这部电影讲述了发生在30年代中国上海的一个抗日故事。整部电影的基调在开头的15分钟就被确定下来，色调清冷灰色而又抑郁；画面晃动得厉害，镜头似乎找不着焦点，像用手提摄影机拍摄出来的效果；所有人物都沉默寡言，显得心事重重；大量使用交响乐（Joerg Lemberg作曲）作为背景音乐，和画面交织在一起构成了强烈的蒙太奇效果。但是观众面对这样的场景要捕捉导演传达的信息并不是容易的事。
这部电影的人物对话很少，观众看电影的时候要竭力留意画面，否则可能会错过重要细节。延续娄烨的上一部作品《苏州河》的风格，，该片仅靠银幕画面也许限制了电影的表达力，娄烨对此应该有所意识，但是他似乎下定决心把这种风格坚持下去。娄烨的这个想法也许有自己的道理，毕竟那个时代的上海滩鱼龙混杂，人物的寂静能衬托出时代的嘈杂。但是这种一味的沉默寡言也会让观众摸不着头脑，这种近乎“牴触”的坚持妨碍了观众对电影的理解，这也是本片最苍白无力的地方。（21cn娱乐评价）