重案组刑警吴英雄（赵又廷 饰）在拯救客机后成为警界明星，出演各种警队宣传片风光无两。是日，海港城陷入突然危机，高铁、跨海大桥等交通要道突发连环爆炸，吴英雄在追索嫌凶过程中与东区分局刑事侦查组刑警陈真（林更新 饰）结为搭档，又再度重逢被逼做人肉炸弹的通缉犯徐达夫（黄渤 饰）。原来，一号为“夜行者”的神秘组织绑架了徐达夫等通缉犯的家属，逼迫他们作为人肉炸弹将海港城通向外界的各通路炸毁，使海港城变为孤城，以释放生化病毒，执行毁灭城市的“枯草计划”。吴英雄和陈真为解救徐达夫妻子杜小晴（关颖 饰）并阻止枯草计划，与鉴识官蓝西英（张钧甯 饰）、黑鹰队成员黄世楷（修杰楷 饰）等人向夜行者发起挑战。

乐团的大提琴手叶薰（林志玲 饰）因为三年前的未婚夫许卓（高以翔 饰）因车祸缺席婚礼而受到伤害，三年来美丽高雅的她虽然身边追求者不断，自己却无法再爱上一个人。不期然的是，黄达（黄渤 饰），一个平凡的不能再平凡，在相亲路上饱受挫折的包工头闯入她的生活，打破了叶薰原本宁静的生活。二人因为一次黄达帮叶薰解围了一场演变成闹剧的相亲而相识，叶薰更是帮黄达要回了被拖欠许久的工程款。在一来一往的相处中，黄达逐渐被叶薰独特的气质吸引，不顾一切的展开了对叶薰的爱情攻势。而叶薰也在想方设法的回绝黄达的过程中对这个执着的为自己付出的男人渐生情愫。然而就在叶薰为黄达的真情所动时，消失了三年的许卓重新出现在了她的生活中，成了二人感情的最大障碍…
该片改编自1991年的同名经典日剧《101次求婚》