Der Film "Wife of a Spy" spielt im Japan des Jahres 1940, während des Zweiten Weltkriegs. Im Zentrum der Handlung stehen Yusaku Fukuhara, ein wohlhabender Kaufmann aus Kobe, und seine Frau Satoko. Yusaku betreibt ein internationales Handelsgeschäft und fällt durch seine westliche Lebensweise sowie seine Kontakte zu Ausländern auf, was ihn in der zunehmend militarisierten Gesellschaft verdächtig macht. Taiji, ein Jugendfreund von Satoko und inzwischen Offizier der japanischen Militärpolizei, warnt Yusaku, dass er von den Behörden beobachtet wird.
Yusaku reist mit seinem Neffen Fumio nach Mandschukuo, offiziell für geschäftliche Zwecke. Nach ihrer Rückkehr wird Yusaku von einer mysteriösen Frau begleitet, was Satoko misstrauisch macht. Bald darauf entdeckt sie, dass die Frau ermordet wurde und Yusaku offenbar Fluchtpläne schmiedet. Nach und nach erfährt sie, dass ihr Mann Zeuge grausamer Menschenversuche durch die japanische Armee in Mandschukuo wurde. Yusaku hat Beweise gesammelt, darunter einen Film und Aufzeichnungen eines Arztes, um die Verbrechen der Weltöffentlichkeit zu enthüllen. Satoko, die zunächst glaubt, ihr Mann sei ein amerikanischer Spion, wird schließlich von seiner moralischen Motivation überzeugt.
Die Situation eskaliert, als Fumio von der Militärpolizei verhaftet und gefoltert wird. Satoko, die in ihrer Loyalität schwankt, übergibt belastende Dokumente an Taiji, was sie später bereut. Yusaku schmiedet unterdessen Pläne, die Beweise heimlich aus Japan zu schmuggeln. Satoko entschließt sich, ihn zu unterstützen, und begleitet ihn bei seinem Fluchtversuch. Doch die Militärpolizei entdeckt Satoko in einem Schmuggelversteck. Der Film mit den Beweisen wurde jedoch von Yusaku ausgetauscht, sodass Satoko freigelassen wird.
In der Schlussphase des Films wird Yusaku auf einer riskanten Flucht nach Shanghai gezeigt, während Satoko in eine psychiatrische Anstalt eingewiesen wird. Als Kobe 1945 durch einen Luftangriff zerstört wird, gelingt ihr die Flucht aus dem Krankenhaus. Der Epilog offenbart, dass Yusaku vermutlich in den USA gestorben ist, während Satoko Jahre später ebenfalls in die Vereinigten Staaten auswanderte.
Der Film erzählt eine fesselnde Geschichte von Liebe, Verrat und moralischer Integrität vor dem Hintergrund eines zunehmend repressiven Regimes.