午夜的警隊，報案中心接到匿名電話，一輛前線沖鋒車被脅持車內五位警員及武器裝備成為賊人談判籌碼。事件驚動警隊，不知是巧合還是意外，沖鋒車內其中被劫持的警員，竟為 現任行動副處長李文彬獨子（彭于晏 飾）。 適逢警隊一哥外訪未返，下任處長選舉的兩大熱門：鷹派人物李文彬（梁家輝 飾）﹞與年輕的警長劉杰輝（郭富城 飾）都開始大施拳腳。李立即指揮營救，并將此次行動代號為“寒戰”。可賊人竟對警隊內部一切了如指掌、洞悉先機，警隊精英盡出，行動依然無功而返，處處受制，眾同袍均開始 懷疑他的決策，推舉劉杰輝接手整個行動，危急時刻，二虎相爭，劉杰輝毫不示弱，不同與李的激進手法，他選擇主動與賊人溝通，并答應交予賊人贖金。 整個交收贖金過程中，劉設法令贖金留下線索，以便追查賊人位置。可道高一尺，魔高一丈，劉非但找不著賊人蹤跡，還將巨額贖金失卻，跟劉出生入死的同袍徐永基（錢嘉樂 飾）更在交收贖金過程中殉職，劉內疚不已，香港警隊陷入前所未有的危急與威脅…… 整場行動令庫房失卻八千萬現金，兩位警員殉職。事件不但驚動了政府內部，也驚動了廉政公署，因為廉署收到匿名人士舉報，懷疑兩位副處長，其中一人在此危急關頭以權謀私 …香港的安全瞬時淪陷，警隊及香港的管治漏洞被抖出，威脅直逼警隊內部，矛頭直指警隊高層。 原來，香港被稱為“最安全的城市”的原因，只是未遇上真正的敵人！