33岁还未结婚的香港女警司徒慕莲（郑秀文饰）一直为自己的婚事发愁。男友十年前的承诺，现在成了她与同事间的笑谈。一日，走私集团的头领霍青松（陈奕迅饰）的儿子被绑架，司徒慕莲奉命处理这宗案件。但霍青松一家为避免因走私之事被警方控告，处处表现出不合作的态度，而此时司徒慕莲发现自己有了身孕。黑白两道在一间大屋下貌和神离，霍家上下各自心怀暗计，同时，大陆警方也传来了联合破案的消息。作为“剩女”的司徒慕莲、作为警察的司徒慕莲，她到底能否解决眼前面对的一切？

1949年，新中国建立之初。江山初定，百废待兴，和平的表象下没有硝烟的战争早已拉开序幕。败逃台湾的国民党接连向大陆派出特工，伺机破坏。为了应对接二连三的破坏活动，中共成立情报部门701局与敌方展开连番较量。同年10月初，701局控制的侦听局莫名消失，为了查清消失电台的下落，701局负责人老鬼（王学兵 饰）授命代号二〇〇的张学宁（周迅 饰）去上海寻找耳力超群的钢琴调音师罗三耳。结果阴差阳错，学宁找到了罗德小徒弟——耳力同样超群的盲人调音师阿兵（梁朝伟 饰）。阿兵不负众望，不仅通过层层严苛的考试，还在工作中一鸣惊人。在残酷的谍报战争中，阿兵和学宁之间某种情愫也暗暗滋生……