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1947年，上海。为破获一起大宗贩毒案，警察局派杨正人打入魔窟。一天，杨结识了少女朱丽蓉，二人相爱。不久，丽蓉父亲由于不愿与贩毒分子同流合污而被杀害。丽蓉误认为杨就是杀父仇人，在舅舅这位市参议员的怂恿下，击毙了己掌握大量证据的杨正人，随即开枪自杀。最后，丽蓉的母亲悲愤地杀死了道貌岸然的哥哥～贩毒集团的总头目。。为了侦破棘手案件，警方往往借助线人之手获取情报。然而在行动过程中，却常常有意无意置线人于危险之地。一年前，线人废噏（廖启智 饰）的悲惨下场让香港警察李沧东（张家辉 饰）的身心备受煎熬，表面的荣迁始终洗刷不掉铭刻其心中的罪恶感。而如今，他不得不再次与新的线人合作。这次，他找到了命运多舛的小混混何细鬼（谢霆锋 饰）。为了搭救身陷水火的妹妹，细鬼无奈接受了李沧东的任务，打入金行大盗华天（陆毅 饰）的团伙内部获取情报。 在细鬼的帮助下，警方掌握越来越多的证据，抓捕的罗网也渐渐收拢。与此同时，细鬼的境遇也愈加危险。一年前的悲剧似乎将再次重演，李沧东该如何选择……。