香港某处发生爆炸案，前拆弹专家潘乘风（刘德华 饰）因昏迷于现场，被警方怀疑牵涉其中。苏醒后的潘乘风只能一边逃亡一边查明真相，然而，他的好友董卓文（刘青云 饰）和他的前女友庞玲（倪妮 饰）却给他讲述了两段截然不同的经历。有计划的爆炸案接二连三发生，真相却越来越扑朔迷离……

空穴来风，未必无因。1997年初，卓子强、叶国欢、季正雄互不相识，却恰巧在同一家酒楼出现。此后，江湖上便风声四起：香港犯罪史上最恶名昭彰的三大贼王，正密谋合作，做一件惊天大案！众人都以为他们要趁回归前，成就犯罪界的最后辉煌。殊不知，身为主角的三人却懵然不知……子虚乌有的谣言，竟渐渐成真！表面上，彷佛是传闻令他们走在一起；然而，却更像是他们三人在各自的性格、欲望驱使下衍生的必然结局。树大招风，本已全城瞩目的三人渐行渐近，所谓的世纪合作，更似在引火烧身… 是偶然，还是必然？电影改编自1990年代香港"三大贼王"张子强、叶继欢与季炳雄的犯罪经历。

杰克（安迪·萨姆伯格 Andy Samberg 饰）和洛萨（斯蒂芬妮·比翠丝 Stephanie Beatriz 饰）被缉毒组的恶警察诬陷后深陷牢狱，在其他上司雷（安德鲁·布劳尔 Andre Braugher 饰）、女友艾米（Melissa Gallo 饰）、警长泰瑞（泰瑞·克鲁斯 Terry Crews 饰）、警探查尔斯（乔·洛·特鲁格里奥 Joe Lo Truglio 饰）等这帮兄弟姐妹们的帮助下脱狱重生。

香港某个国际伪钞集团重要分子宋子豪（狄龙 饰）和Mark（周润发 饰）情同手足，某次宋子豪带手下谭成（李子雄 饰）去台北交易时被其出卖受枪伤被捕入狱，为替好兄弟报仇，Mark孤身赴台，结果被人打成瘸子，江湖地位自此一落千丈，而宋子豪的父亲也在不久丧命。 一向视宋子豪为偶像的宋子杰（张国荣 饰）得知哥哥的真实身份后，对黑社会及他恨之入骨，立誓利用警察身份将黑帮势力斩草除根，宋子豪出狱后不顾苦等他想重创辉煌的Mark的劝阻，决心弃暗投明，无奈得不到宋子杰的谅解。而此时已成帮会老大的谭成欲找宋子豪再合作，遭拒绝后放言会害宋子杰，被逼走投无路，宋子豪决定再与Mark连手共抗强敌。

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。

七年前，福建西陇发生一起惨绝人寰的灭门惨案，某别墅内一家五口同日惨死，在社会上引起极大的震动，然而此去经年，嫌疑人杨自道（郭涛 饰）、辛小丰（邓超 饰）、陈比觉（高虎 饰）却依然逍遥法外。现如今，这三个人都在厦门过活，杨当起了出租车司机，小丰加入了协警队伍，因意外变成傻子的陈则带着三人捡来的女孩尾巴栖息在亲戚的渔场中。这一天，拥有丰富办案经验的伊谷春（段奕宏 饰）调到小丰所在的队伍担任警长。伊颇为器重能力卓越的小丰，但嗅觉灵敏的他也隐隐觉出这个男子和当年的灭门惨案有所关联。在此期间，道哥在一次意外中结识了伊的妹妹小夏（王珞丹 饰）。仿佛冥冥之中有一只看不见的手，正将这三个决心重新做人的男人推向无法更改的结局……
本片根据须一瓜的长篇小说《太阳黑子》改编。