《女子炸弹英雄》于2011年7月在横店开拍，该剧延续了上一部的故事，仍然以女子和炸弹为主题，继《女子炸弹部队》之后，原班人马齐聚一堂，又开始了艰苦的拍摄历程。1941年抗日战争，日本侵略军军佐柳生美子带领的日军特别行动队，屡屡潜入我后方国统区恣意妄为，无辜百姓惨遭其害。中共党员刘成打入国民党政府军令部，巧妙利用国民党的资源，组建了一支和日本侵略军针锋相对的抗日力量，与敌人进行殊死较量。与组织失去联系，代号“白鸽”的中共地下党员薛敏担任队长，不断瓦解日军的阴谋。刘成和薛敏带领的这支队伍，在血与火的考验中不断成长，最终完成了抗日的英雄使命。
悉尼在香港醒来，失去了过去两年的记忆（！）。她回到洛杉矶，试图拼凑起生命最后两年的点点滴滴，并发现了亲朋好友的命运：沃恩以为悉尼早已死去，却已结婚；马歇尔与中情局技术专家凯莉·鲍曼怀上了孩子；迪克森则成为了中情局洛杉矶分局的新任部门负责人。悉尼还了解到杰克和斯隆令人震惊的命运：前者因与仍在躲藏的伊琳娜联络而被中情局拘留，而后者则被软禁在瑞士，以换取与中情局的合作。中情局临时批准了一起案件，这可能有助于她恢复记忆，并让她遇到了一个名为“圣约”的新敌对组织。
