1911年10月10日，武昌起义掀开了中国历史新的篇章。在此之后，孙中山（马少骅 饰）回国，就任中华民国临时大总统，次年建立中华民国临时政府。然而封建王朝的没落，共和的表象下中华民族的磨难仍在继续。袁世凯（周润发 饰）篡得大总统之位，更与日本秘密签订二十一条，意在复辟帝制。在举国上下的声讨中，复辟闹剧黯然落幕，军阀混战又带来新的战火与伤痛。 国难当头，爱国志士与热血青年无不痛彻心扉，义愤填膺。有的人一心效法西方先进的理念与制度，有的人尊古复礼、修缮己身。陈独秀（冯远征 饰）、李大钊（张嘉译 饰）、毛泽东（刘烨 饰）等则在十月革命的胜利中看到中华民族新的希望。这部影片讲述的，正是中国共产党诞生前夜的故事……

19年前国安局干警吴豫因航天城十四院窃密案脱去了警服，离开了原本安稳的工作和即将结婚的爱人，从此性情大变混迹于江湖。这19年来，吴豫始终不忘心中目标，一腔孤勇地追踪着当年的真相，在层层揭秘的路上与敌人斗智斗勇。他能否实现心中所盼，顺利揭开窃密真凶的“伪装面纱”？新一代国安干警郭伟杰则成为了吴豫追凶之路的见证者，并在吴豫的影响下成长为新时代国安干警的先锋。

故事起始于2001年的山西大同，模特巧巧（赵涛 饰）与出租车公司老板斌哥（廖凡 饰）是一对恋人，斌哥每天在外面呼朋唤友，巧巧希望能够尽快进入婚姻。一次，斌哥在街头遭到竞争对手的袭击，巧巧为了保护斌哥街头开枪，被判刑五年。巧巧出狱以后，开始寻找斌哥以便重新开始，然而事情却发生了意想不到的变化。

七七事变前夕，华裔青年小亨德勒（彭于晏 饰）从美国远赴重洋，回到阔别十数年之久的北平从医。然而他真正的名字叫李天然，十三岁那年曾亲眼目睹师父一家遭师兄朱潜龙（廖凡 饰）和日本人根本一郎（泽田谦也 饰）灭门。侥幸逃生的天然被美国人亨德勒医生送往大洋彼岸，接受了极其严苛的训练，而今他怀着绝密的任务踏上故土。亨德勒父子租住神秘男子蓝青峰（姜文 饰）的宅子，蓝是当年辛亥革命的参与者，他与现为警察局长的朱潜龙过从甚密，却又以杀死李天然为筹码，暗中怂恿朱除掉根本一郎。复仇心切的李天然寻找到了仇人，而亨德勒医生则全力阻止养子冒险。在这一过程中，交际花唐凤仪（许晴 饰）与裁缝关巧红（周韵 饰）也卷入了男人的勾心斗角的漩涡里。直到七七事变爆发，所有的矛盾迎来了决断的时刻…… 本片根据张北海的小说《侠隐》改编。

一杯人血牛奶，为何会对人产生致命诱惑？ 什么样的扭曲心理才会为之痴狂，甚至不惜接二连三，连环杀人？ 非同寻常的杀手，超越常理的罪案，需要非同一般的警探。 年轻气盛的犯罪心理学高材生方木（李易峰 饰）出手相助，却被卷入其中； 身手不凡的野兽派刑警队长邰伟（廖凡 饰）嫉恶如仇，却难以走出内心泥沼。 两人联手，却成绝妙拍档！ 一场身手的较量，心智的角逐，随之展开……