二战结束不久，日本东京出现一个专门盗窃国宝的大盗，传说他有20张面孔，且无人看过他的真正长相，故人们称其为“怪人二十面相”（北野武 饰）。国立博物馆馆长北小路（北村总一朗 饰）不胜其饶，转而求助中村警部（伊东四朗 饰），却仍无法阻挡二十面相在众目睽睽之下行窃。最终，侦破过诸多离奇案件的明智小五郎（田村正和 饰）登场。几番交手，双方各有胜负。小五郎为探究二十面相真正身份四处收集线索，而二十面相则向这个对手发出挑战，声称将要盗取小五郎朋友母亲（黑木瞳 饰）的绿宝石。高手对决，胜负难料……