由于两年前揭发同僚贪污，台北警官黄火土（梁家辉）被上级报复调入冷门的外事组工作，利益也曾连带受损的新同事对他怒言相向，加上妻子清芳（刘若英）受不了他长期不回家要求离婚，黄火土感觉他的世界正在逐渐四分五裂。就在此时，三宗受害者的身份并无关联的震惊了台湾社会的离奇命案发生，法医（杨贵媚）验尸发现他们都是因中一种神秘的黑霉菌产生幻觉而死，因为缺乏此方面的人才，当局从美国请来此种案例的侦办专家凯文莱特（David Morse）协助破案，黄火土重被任用。随着一桩令所有人都目瞪口呆的事实的被发现，一场围绕政治利益与民众利益的斗争也在黄火土和办案伙伴李丰博（戴立忍）及整个警察队伍之间展开。
特工斯特拉顿（多米尼克·库珀 Dominic Cooper 饰）的同事马蒂（泰勒·霍奇林 Tyler Hoechlin 饰）在一次任务中不幸丧生。斯特拉顿就此得知一名叛逃了的前苏联特工巴罗夫斯基（托马斯·克莱舒曼 Thomas Kretschmann 饰）拥有一批极为危险的生化武器，如今，他企图用这批生化武器来事实他的复仇大计。 为了阻止巴罗夫斯基的阴谋，斯特拉顿来到了罗马。汉克（奥斯汀·斯托维尔 Austin Stowell 饰）是马蒂最好的朋友，亦是行动小队中的一员，仇恨冲昏了他的头脑，他的失误导致整个行动计划失败了，巴罗夫斯基从他们的眼皮子底下逃之夭夭。一行人只得再度回到伦敦，重新计划，留给他们的时间不多了。
故事开始于戈梅拉岛上的一片森林之中，在这里，一具年轻男子的尸体被发现了，之后，一名嫌疑犯遭到了逮捕，但因为缺乏关键性的证据，最终，这名嫌犯获得了无罪判决，这桩案件也就此成为了悬案。 一晃眼3年过去，当这起悲剧逐渐被众人埋没在记忆的灰尘之下时，调查局检察官贝维拉卡（基姆·古铁雷斯 Quim Gutiérrez 饰）和他的助手查莫洛（奥拉·加里多 Aura Garrido 饰）突然被派往戈梅拉岛，重启对于案件的调查。和他们一起参加调查的，还有西班牙警队下士安哥拉达（薇洛妮卡·恩切圭 Verónica Echegui 饰），她是死者生前见到的最后一个人。
曾经名贯国际赌坛的赌侠“魔术手”石一坚（周润发 饰），在半年前协助国际刑警摧毁洗钱集团DOA后便销声匿迹，隐退江湖，整日里和他那台操着四川话的机器人傻强插科打诨，倒也逍遥自在。但是好景不长，某天他险些遭到女杀手刺杀。原来宿敌DOA对其恨之入骨，定欲灭之于无形。除此之外， DOA首席会计师小马（张家辉 饰）卷走组织高达150亿美元的黑金，带着女儿初一（王诗龄 饰）逃到泰国。迫不得已，石一坚和担任国际刑警的大弟子阿乐（余文乐 饰）合作，追查DOA的幕后主使，并试图寻找到小马的踪迹。 上天入地，子弹横飞，围绕着巨额黑金和DOA的秘密，正邪双方展开了新一轮的较量与厮杀……
电影主要讲述的是缉毒警察在卧底队员的配合下，里应外合彻底击败钉公贩毒组织的故事。
