高进（周润发 饰）前来香港与赌魔决斗，怎料刚抵港，便被南哥（杨泽霖 饰）追杀，结果堕入陷阱而失忆。幸得刀仔（刘德华 饰）和其女友珍（王祖贤 饰）相救，他们把高进带回家中疗养，发现高进精通赌术后，兴奋不已，想利用他来挣大钱，却反而因为高进发挥不稳亏了钱。
高进妻子遭其堂弟高义醉酒后污辱杀害。高义进而联手南哥，设计谋害高进，四处搜罗进的藏身地点，前往追杀。逃亡之时，高进翻车受伤，竟恢复了记忆——但是却怎样也记不起失忆期间的事情。刀仔提醒进，高义并非好人，但进却毅然蒙在鼓里，不知危难当头。

调查局机动组组长方国辉（刘德华 饰）为人干练嫉恶如仇，与手下对周朝先（梁家辉 饰）经营的电玩场进行监拍时，拿到其经营地下赌场的证据，将其告上法庭。岂料法官被收买，周朝先被判无罪当庭释放。与黑金挂勾的侯部长（李立群 饰）暗中施压，调查局勒令方国辉休假，停止对周朝先的调查。
周朝先为进一步控制台湾的政治，在记者会上公开声明要退党参选立法委员，欲与代表党竞选的黑帮老大丁宗树对着干。方国辉沮丧之际，得电视台女记者凌飞（吴辰君 饰）和法务部冯部长的鼓励重回工作岗位，却被丁宗树盯上，欲将他杀死后再嫁祸周朝先……

王薄（刘德华 饰）和王丽（刘若英 饰）本是一对最佳贼拍档，但因怀了王薄的孩子，王丽决定收手赎罪，两人产生分歧。在火车站遇到刚刚从城市里挣了一笔钱准备回老家用它盖房子娶媳妇的农村娃子傻根（王宝强 饰）后，王丽被他的单纯打动，决定暗中保护不使他的辛苦钱失窃，王薄却寻思找合适机会下手，但 最终因为“夫妻情深”归入了王丽的阵营。 不料傻根的钱早被以黎叔（葛优 饰）为头目的另一著名扒窃团伙盯上，于是一系列围绕傻根书包里的钞票、在王薄、王丽和黎叔团伙之间展开的强强斗争上演。

1991年，香港黑帮三合会会员刘健明（刘德华）听从老大韩琛（曾志伟）的吩咐，加入警察部队成为黑帮卧底，韩琛许诺刘健明会帮其在七年后晋升为见习督察。1992年，警察训练学校优秀学员陈永仁（梁朝伟）被上级要求深入到三合会做卧底，终极目标是成为韩琛身边的红人。2002年，两人都不负重望，也都身背重压，刘健明渐想成为一个真正的好人，陈永仁则盼着尽快回归警察身份。
重案组从陈永仁手中获悉一批毒品交易情报，锁紧目标人物韩琛，没料情报被刘健明泄出，双方行动均告失败。但此事将双方均有卧底的事实暴露，引发双方高层清除内鬼的决心。命运迥异又相似的刘健明和陈永仁开始在无间道的旅程中接受严峻考验。

1960年代的香港，因生母在阿飞旭仔（张国荣）长大成人过程中的缺失，他把自己优雅地比喻为“无根鸟”，对生命中遇到的每一个女人都表现得放荡不羁，售票员苏丽珍（张曼玉）和舞女咪咪（刘嘉玲）先后令他感受过温暖，可是她们也只能当当小情人。为摆脱沉重和无力感，旭仔抛下一切去南洋找寻生母。
暗恋过苏丽珍且目睹过她与旭仔情感一路变化的，曾是小巡警今在跑船的超仔（刘德华）在菲律宾又遇到旭仔，是缘分也是宿命，他参与、见证了阿飞命运被改写的过程。