Zur Zeit des Ersten Weltkriegs: Die gebürtige Holländerin Margaretha Geertruida Zelle bestreitet ihren Lebensunterhalt unter ihrem Künstlernamen Mata Hari als erotische Nackttänzerin in Paris, was ihr ein luxuriöses Leben ermöglicht. Aufgrund ihrer Beliebtheit verkehrt sie in gehobenen Kreisen und bändelt mehrfach mit wohlhabenden Männern an. Bei einem Empfang der Gräfin du Maine lernt sie Capitaine François Lasalle kennen und nimmt ihn anschließend auf ein Schäferstündchen mit zu sich nach Hause. Hier erfährt der Zuschauer, dass dieses Treffen nicht zufällig geschah, sondern von einem Spionagering eingefädelt worden war. Mata Hari stellt ihre Kontakte in den Dienst des deutschen Geheimdienstes, stellt sich heraus. Unterlagen, die François bei sich trägt, stellt sie über Nacht, während François schläft, einem Kontaktmann zur Verfügung, der sie außer Haus vervielfältigt. Nichtsdestotrotz verliebt sich Mata Hari in François. Der würde sie sogar heiraten, aber Greta macht Ausflüchte. Weiß sie doch zu gut, dass ihrer Spionagetätigkeit sodann Grenzen gesetzt sein werden.
Nur unter Druck nimmt sie den nächsten Auftrag an. Ihre Auftraggeber wissen von der Liaison mit François. Man droht ihr, François würde etwas zustoßen, wenn sie die Zusammenarbeit mit den Deutschen zukünftig ablehnen würde. Die Pläne eines französischen Munitionslagers soll sie aus einem Safe stehlen. Den Schlüssel zum Safe soll sie Colonel Pelletier bei einem Schäferstündchen entlocken. Das Unterfangen gelingt, einen kleinen Patzer macht Mata Haris Chauffeur Julien ungeschehen, der sich nun als ihr Beschützer und eingeweihter inoffizieller Komplize outet. Die Übergabe der Pläne in Barcelona soll reichlich honoriert werden. Das Geld muss Mata Hari von einem Bankkonto in Paris abheben, was sich im weiteren Verlauf als Falle heraus stellen wird. Beim Verlassen der Bank wird Mata Hari nämlich verhaftet. Ein französisches Militärgericht verurteilt sie später zum Tode. Der Exekution wohnen keinerlei Angehörige bei. François ist inzwischen gefallen. Auch Julien wurde verhaftet.