1941年，美国军事情报局特工哈德森（伊恩•麦克莱恩 Ian McKellen 饰）接到任务，前往上海调查一起和他有关的谋杀案。为了混入上海上层社会，他伪装成一位英国商人，参加高档社交活动。在破案的过程中，哈德森结识了德国科学家穆勒先生的夫人艾丽娜（海伦•米伦 Helen Mirren 饰），意外发现她与黑帮头目吴大山（刘德华 饰）有着不可告人的关系。为了获取情报，哈德森决定与吴大山的妻子安娜（章子怡 饰）合谋，两人展开了一场危险的心理游戏。同时，他也认识了日本特工田中少佐（李连杰 饰），对方暗示这起谋杀案还涉及一名神秘的法国女间谍（玛琳娜•库克琳 Mireille Coullon 饰）。哈德森必须穿梭于日本军队和黑社会的危险边缘，揭开谜团并阻止更大的阴谋。他逐渐发现，这起谋杀案背后隐藏着一场更为深沉的阴谋，而且他与安娜之间的情感纠葛也让整个任务变得更加复杂……