上世纪三十年代，北平一名叫商细蕊的梨园新魁凭借过硬的本领在这一行声名鹊起。为了让自己在北平站稳脚跟，兑现自己当初要将戏曲发扬光大的承诺，他不屈不挠，一门心思扎进艺术的海洋中。在此过程中，从未看过京剧的新派富商程凤台偶然间看了他的表演后被深深打动，有意与他结交，并在他的影响下对京戏日渐痴迷。在程凤台的帮助下，商细蕊克服重重阻挠，在北平重建水云楼，并培养了一批优秀的京戏人才，影响力深远。1937年，日军占领北平，面对他们令人发指的烧杀抢掠的行径，不忍大好山河与国粹艺术就这么葬送的有识之士们开始奋起反抗，商细蕊和程凤台也被众人保家卫国的热血之情所影响，暂时放下自己渺小的人生目标，投身革命队伍保家卫国，也为艺术的保护与传承献出了自己的一份力量。

七七事变前夕，华裔青年小亨德勒（彭于晏 饰）从美国远赴重洋，回到阔别十数年之久的北平从医。然而他真正的名字叫李天然，十三岁那年曾亲眼目睹师父一家遭师兄朱潜龙（廖凡 饰）和日本人根本一郎（泽田谦也 饰）灭门。侥幸逃生的天然被美国人亨德勒医生送往大洋彼岸，接受了极其严苛的训练，而今他怀着绝密的任务踏上故土。亨德勒父子租住神秘男子蓝青峰（姜文 饰）的宅子，蓝是当年辛亥革命的参与者，他与现为警察局长的朱潜龙过从甚密，却又以杀死李天然为筹码，暗中怂恿朱除掉根本一郎。复仇心切的李天然寻找到了仇人，而亨德勒医生则全力阻止养子冒险。在这一过程中，交际花唐凤仪（许晴 饰）与裁缝关巧红（周韵 饰）也卷入了男人的勾心斗角的漩涡里。直到七七事变爆发，所有的矛盾迎来了决断的时刻……
本片根据张北海的小说《侠隐》改编。

一出上世纪30年代旧上海的群像戏——叱咤风云的帮派大佬，不甘寂寞的交际花，说着地道上海话的日本妹夫，只收交通费的杀手，被冷落却忠诚的姨太太，外表光鲜的电影皇后，深宅大院里深不可测的管家，偶尔偷腥的电影皇帝，荷尔蒙满溢大脑的帮派小弟，一心想要破处的处男，善良的妓女，随波逐流的明星丈夫，投靠日本人的帮派二哥，日理万机却抽空恋爱的戴先生。
战争之下，繁华落尽。帮派大佬逃亡香港，交际花不知所踪，日本妹夫死在上海，电影皇后被丈夫抛弃，处男遇上妓女，姨太太杀死二哥。战争惨烈，战争终于结束。