Paris 1917 im Ersten Weltkrieg: Im Auftrag des Deutschen Geheimdienstes soll die gebürtige Holländerin Margaretha Zelle (Jeanne Moreau), die ihren Lebensunterhalt unter ihrem Künstlernamen Mata Hari als erotische Nackttänzerin in Pariser Kabaretts verdient, den französischen Hauptmann Francoise Lasalle (Jean-Louis Trintignant) verführen und ausspionieren.