ビエトの作曲家ボロフは、ソ連芸術を示す演奏会にパリへ派遣されてきたが、いつか花の都の情緒に溺れ崇高な革命思想も忘れる始末。そんなボロフにアメリカの映画プロデューサー、キャンフィールドが、彼の作曲した音楽を使ってハリウッドの水着スター、デイトン主演の映画を作るため5万ドルの権利金を払おうと申し出た。一方、いつまでも帰らないボロフを呼び戻すためソビエト政府はブランコフら3人の共産党員パリに派遣してよこした。ところが、この3人もパリ美人にうつつを抜かしてミイラ取りがミイラになる有様。そこでソビエト本国は調査のためにニノチカという忠実なる模範共産党員を更にパリへ派遣したよこしたが---。