13 Rue Madeleine es la dirección de una unidad de la Gestapo en París durante la Segunda Guerra Mundial. Un grupo de agentes aliados al mando del duro y aventurero James Cagney se prepara para infiltrarse en las líneas alemanas en Francia y descubrir los emplazamientos de misiles. Al detectar la existencia de un espía alemán en la unidad, la misión se hace aún más arriesgada.

Cody Jarrett y su banda asaltan un tren que transporta 300.000 dólares, asesinan a los conductores y huyen con el dinero. Poco después, los agentes federales inician la persecución, convencidos de que él es el autor del asalto. Cody se entrega a la policía y es condenado a sólo dos años de prisión, ya que ha preparado una coartada perfecta. Sin embargo, los agentes del tesoro están convencidos de que fue el cerebro del asalto y le tienden una trampa.