1991年，香港黑帮三合会会员刘健明（刘德华饰）遵从老大韩琛（曾志伟饰）的吩咐，加入警察部队成为黑帮卧底。韩琛许诺刘健明，七年后助其晋升为见习督察，以便在警队高层为黑帮提供情报。1992年，警察训练学校优秀学员陈永仁（梁朝伟饰）被上级黄志诚（黄秋生饰）选中，秘密派遣至黑帮内部卧底。陈永仁以真实身份为掩护，深入三合会核心，却因长期潜伏而逐渐迷失自我。十年后，刘健明在警队步步高升，成为重案组督察，而陈永仁则成为韩琛麾下得力干将。两人各自在黑白两道中挣扎，却因一宗毒品交易案而正面交锋。刘健明为掩盖身份，试图铲除陈永仁；陈永仁则决心揪出警队内鬼，恢复身份。一场猫鼠游戏在警匪之间展开，两人在身份错位与道德困境中不断拉扯，最终在生死边缘揭示出无间道般的宿命轮回。谁才是真正的卧底？谁又能走出这场无间地狱？