该片由香港、韩国与泰国三位导演陈可辛、金知云与Nonzee Nimibutr的三部短片《回家》、《失忆》与《轮回》组成。
《回家》讲于辉（黎明）鉴于以往经验，深信用中药泡澡能令自己死亡三年的妻子（原丽淇）复活，但因行为诡异致使警察邻居（曾志伟）警觉，引发悲剧。《失忆》讲妻子（金慧秀）死后的灵魂回忆其被丈夫（郑普硕）杀害的过程。《轮回》则是借泰国两种截然不同的传统艺术，通过街头艺人哥东（舒伟烈）的一系列离奇遭遇，讲述了“不是不报，时候未到”的因果报应。

1905年，香港中环。革命志士惨遭暗杀。知悉孙中山（张涵予 饰）即将抵港，清廷遂派遣将军阎孝国（胡军 饰）前来剿杀。他收买赌徒沈重阳(甄子丹 饰)作密探。适逢商人李玉堂(王学圻 饰)之子李重光(王柏杰饰)考学庆典，沈重阳见前妻月茹(范冰冰 饰)与幼女已成他人家眷，黯然离去。为护孙，《中国日报》社长陈少白（梁家辉 饰）邀戏班班主（任达华饰）出手，令其惨遭灭门，其女方红(李宇春 饰)侥幸生还。陈少白被擒，与阎孝国相见，师生决裂。独子游行好友被擒等变故，使李玉堂投身革命，引得探长史密夫(曾志伟 饰)查封报馆。其间，李玉堂帮车夫阿四(谢霆锋 饰)与恋人阿纯（周韵 饰）订婚。月茹夜会沈重阳，要他弃暗投明。打女方红、小贩王复明(巴特尔 饰)、乞丐刘郁白(黎明 饰)等人也先后加入护孙行列。一场惊心动魄的全城追杀由此展开……
本片投资1.5亿人民币，史上首度以 1：1的比例，在上海重铸了1905年的香港中环。

清末战火连绵民不聊生，大哥（李连杰 饰）被同僚出卖，所带军队无一生还。因为装死而活下来的大哥遇见了离家出走的莲生（徐静蕾 饰），二人一夜取暖后，莲生不告而别。大哥在街道上被三弟（金城武 饰）发现并带回村，发现竟是二虎（刘德华 饰）的妻子。被贫穷饥饿所折磨的农民在憨厚的二虎与忠诚的三弟的带领下，劫抢官银，导致官府半夜报复。大哥乘机鼓动大家参加军队赚来军饷粮食，三人纳投名状结兄弟义，浩浩荡荡地带着一百零八人出发从军。这支兄弟军不要命的拼劲，拿下不少胜仗。只是爬得越高，大哥的野心越大，二虎与三弟再也无法管束，分歧渐生；而大哥与莲生的感情被三弟发现，三弟误以为莲生是兄弟反目的原因，想借杀大嫂来解救二虎。面对朝廷的欺诈、官府的黑暗、野心的膨胀，曾经纳过投名状的三兄弟最终自相残杀……

著名音乐人顾家明（张国荣 饰）精心栽培了最受欢迎女歌星玫瑰（刘嘉玲 饰）。两人男才女貌，是十分相配的一对。他们的忠实fans林子颖（袁咏仪 饰）误打误撞成为了唱片公司的男新人，众人都没有发现其实林子颖是女扮男装的。子颖生活在偶像的圈子中才发现这对金童玉女正面临感情的考验。子颖的纯真同时吸引住了家明与玫瑰的眼球，分别对子颖产生了爱意。一段复杂的三角关系，引出不少笑料。

改革开放初期，黎小军（黎明 饰）告别女友小婷（杨恭如 饰），从天津来到香港讨生活，期望有天挣到大钱把小婷接来与之风风光光地成婚，没料想日子会比想象中的难熬许多。
黎小军在快餐店与同样从大陆到港讨生活但避讳谈自己身份的李翘（张曼玉 饰）结识后，因为共同喜爱邓丽君，两人在异乡的孤独都有了某种程度的缓解，并在交往的过程中生出了真爱，可是世事难料，两人最终无奈分手，黎小军成了小婷的老公，李翘跟了在黑社会做事的豹哥（曾志伟 饰）。然而因为邓丽君，两人的缘分并没到此为止……

1917年，中国西南边陲的刘家村。刘金喜（甄子丹 饰）和妻子阿玉（汤唯 饰）共同抚养两个儿子方正和晓天，日子平淡且幸福。直到某一天，两个不速之客打破了刘家村的平静，也摧毁着金喜一家的生活。这二人企图洗劫村中的钱柜，被刚好在此的金喜撞见，一阵混乱打斗，二匪稀里糊涂被金喜打死。由于其中一人是政府通缉的要犯，因此县官大喜过望，村里人也将金喜奉为大英雄。但是，这看似普普通通的盲打误杀却引起一个人的怀疑，他名叫徐百九（金城武 饰），是县衙的捕快。从蛛丝马迹上来看，二匪系死于武功高强人之手，徐百九由此留在村里，对金喜展开了连番的观察、调查与试探。
在这一过程中，金喜神秘的真实身份渐渐浮出水面，而刘家村也面临着一场空前的危机……

田文军（黄渤 饰）和鲁晓娟（郝蕾 饰）曾是一对恩爱的夫妻，然而，两人之间的感情却被时间和争吵消耗殆尽，最终，他们选择了离婚。如今，联系着两人的唯一枢纽，就是可爱的儿子田鹏。然而，某一天，这唯一的纽带也断裂了，田鹏于一次外出玩耍时无故失踪，绝望和崩溃之中，田文军与鲁晓娟踏 上了漫漫寻子之路，并在途中结识了许多和他们一样无助的父亲和母亲们。
时光匆匆流逝，一条关于田鹏的线索浮出水面，促使田文军和妻子来到了一处偏僻的村落之中，在那里，他们看到了酷似田鹏的男孩，然而，男孩口中的“妈妈”却并非鲁晓娟，而是一位名叫李红琴（赵薇 饰）的村妇，这错位的一切究竟是怎么回事？

想演戏的孙纳（周迅 饰）与想导戏的林见东（金城武 饰）初遇见时，两人都正处于生活与事业的低谷，在相互鼓励和扶携中，他们渐渐有了共同的可以看见希望的未来，然而孙纳更想把现在的可能抓到手，狠心与林见东分了手，跟了可以给她戏的导演聂文（张学友 饰），成为人人艳羡的大明星。
天意弄人，十年后孙纳与也做了演员的林见东因为一部合拍戏又重遇。虽努力说服自己忘记过去，却欺骗不了自己的心，孙纳陷入两难中。而更戏剧的是，孙纳、林见东和聂文要同演一出剧情与他们之间情恨纠葛惊人相似的戏。

20世纪80年代，三个怀有热情和梦想的年轻人在高等学府燕京大学的校园内相遇，从此展开了他们长达三十年的友谊和梦想征途。出生于留学世家的孟晓骏（邓超 饰）渴望站在美国的土地上改变世界，浪漫自由的王阳（佟大为 饰）尽情享受改革开放初期那蓬勃激昂的青春气息，曾两次高考落榜的农村青年成冬青（黄晓明 饰）以晓骏为目标努力求学，并收获了美好的爱情。然而三个好友最终只有晓骏获得美国签证，现实和梦想的巨大差距让冬青和王阳倍受打击。偶然机缘，被开除公职的冬青在王阳的帮助下办起了英语培训学校，开始品尝到成功的喜悦。在美国发展不顺的晓骏回国，并加入学校，无疑推动三个好友朝着梦想迈进了一大步。
只是随着成功的降临，他们的友情也开始承受严峻的考验……