2차세계대전이 일어나지 않은 일본제국, 모든 것을 훔칠 수 있는 괴도가면미영연합군과 극적 평화조약을 체결하여 2차세계대전이 일어나지 않은 1949년 일본은 귀족제도에 의해 극단적인 빈부격차가 발생해 극소수의 귀족층만이 특권을 누리고 있다. 그런 상황에서 부유층만을 골라 범행 전에 예고장을 보낸 뒤, 경비가 엄중한 경계망을 뚫고 미술품과 골동품을 마법과 같은 수법으로 훔치며 섬뜩한 가면과 검은 망토로 정체를 감추고 어떤 인물로도 변신할 수 있다고 하여 “K-20" 이라 불리는 괴도가면의 출현이 세간을 떠들썩하게 만든다. 그러던 어느 날, 서커스 곡예사 “엔도 헤이키치”(금성무 분)는 자신을 3류 잡지기자라고 소개한 중년신사로부터 명탐정 “아케치 코고로” (나카무라 토오루 분)와 대부호의 상속녀인 “하시바 요코”(마츠 타카코)의 약혼식을 몰래 찍어오라는 의뢰를 받는데, 별로 내키지 않았지만 거액의 사례금을 제시받자 서커스 단장의 병원비 마련을 위해 이를 수락한다. 하지만 약혼식 날 촬영을 위해 건물 꼭대기 유리지붕으로 잠입해 사진을 찍으려는 순간, 카메라 셔터는 기폭장치 역할을 하며 미리 설치되었던 폭탄이 터지게 되고 순식간에 약혼식장은 아수라장으로 변하며 헤이키치는 졸지에 괴도가면으로 누명을 쓰고 현장에서 붙잡힌다. 괴도가면의 함정에 빠진 서커스 곡예사 ‘엔도 헤이키치’꼼짝없이 현장에서 괴도가면으로 몰린 헤이키치는 자신의 무죄가 받아들여지지 않고, TV뉴스에까지 그가 괴도가면이라고 보도 되며 그의 서커스단도 풍비박산이 난다. 다행히 재판을 받기 위해 호송되는 중 괴도가면의 실제 얼굴을 본 유일무이한 도둑패거리 두목의 도움으로 구출되는데 헤이키치가 억울하게 누명을 쓴 것을 안 두목은 그에게 도주, 침입, 변장술 등의 괴도가면의 비법이 담긴 “도둑지침서”를 건네주며 괴도가면을 이길 수 있는 방법을 익혀 억울한 누명을 벗고 본래 자리인 서커스로 돌아가라고 충고한다. 이에 무예와 변장술을 비롯해 괴도가면이 쓰는 수법을 체득하는 헤이키치.세계지배 야욕의 괴도가면과 벌이는 한판 승부, 그리고 새로운 영웅의 탄생!한편 과학자 테슬라가 발명한 에너지 무선 전송장치를 노리며, 하시바 요코의 저택 어딘 가에 장치가 숨겨져 있다는 것을 안 괴도가면은 웨딩드레스 디자이너로 변신해 요코를 납치하려다가 이를 목격한 헤이키치 때문에 실패한다. 허나 헤이키치는 이 때 괴도가면이 보인 기술이 숙련된 곡예와 같은 것으로 괴도가면도 서커스 출신이라는 것을 간파한다. 납치사건을 계기로 헤이키치가 괴도가면이 아님을 알게 되고, 군경에게 쫓기는 와중에 헤이키치와 함께 도둑소굴로 피신한 요코는 테슬라 장치의 숨겨진 장소를 나타내는 지도가 자신의 약혼자인 명탐정 아케치의 사무실에 보관 중인 바벨탑 그림이란 걸 알아차리고, 헤이키치를 돕기 위해 그림을 훔치려고 하나 도둑일당과 잠입 소동 끝에 그림을 훔치는데 성공하지만 그만 명탐정 아케치에게 발각되고 만다. 하지만 괴도가면을 잡기 위해서라면 모두 힘을 합치자는 헤이키치의 제안에 아케치도 동의하고 새로운 작전을 꾸민다. 이후 명탐정 아케치와 합세해 테슬라 시스템 비밀이 숨겨진 바벨탑 그림을 투과촬영하기 위해 헤이키치는 가짜 괴도가면으로 변장한 후 육군성 정보 연구소에 침입해 투과촬영기를 훔치고 삼엄한 경비를 뚫고 요코가 조종하는 헬기를 가까스로 타고 작전에 성공하는데, 헤이키치와의 위험천만한 모험을 겪은 후 그에게 연민과 사랑을 느끼는 요코. 급기야 평소 재산을 노리는 친족들이나 약혼자인 명탐정 아케치에게도 말하지 않은 테슬라 동력장치가 숨겨진 장소인 자신의 저택의 비밀암호를 헤이키치에게 알리게 되는데, 이 순간 괴도가면이 급습하면서 에너지 장치를 빼앗길 위기에 처하고 드디어 괴도가면의 정체가 밝혀지는데..