从警十七年之久的王伟业（吴彦祖 饰），因为童年和家庭的原因，内心极度不安的他同时秉持着绝对的正义感，以致于其待人接物过程中矫枉过正，与同事交流多有不畅。在驻守急诊室的某个夜晚，伟业为某个急需稀有血型的重伤患者输血，谁知对方是作恶多端的银行抢劫团伙鬼王党的头目韩江（张家辉 饰）。伟业因此受到同事的谴责，而不久后韩江还偷偷溜走，旋即率领同伙犯下滔天大案，伟业的同事更在交火中火焚而亡。人在做，天在看，彪悍跋扈的韩江也从没想过自己会被欲望无情吞噬。另一方面，伟业的精神状况愈加令人堪忧，他拒绝接受心理辅导，宛如鬼魅一般执着地追踪韩江的同伙。

1991年，香港黑帮三合会会员刘健明（刘德华）听从老大韩琛（曾志伟）的吩咐，加入警察部队成为黑帮卧底，韩琛许诺刘健明会帮其在七年后晋升为见习督察。1992年，警察训练学校优秀学员陈永仁（梁朝伟）被上级要求深入到三合会做卧底，终极目标是成为韩琛身边的红人。2002年，两人都不负重望，也都身背重压，刘健明渐想成为一个真正的好人，陈永仁则盼着尽快回归警察身份。

一代著名特工凌凌漆（周星驰 饰）长期被上级弃用，沦为卖肉摊主。一具价值连城的恐龙骨架被一个浑身盔甲的金枪客盗去，因为线索少任务危险，凌凌漆又被高层领导委以重任。 凌凌漆依循线索来到香港，与联络人香琴（袁咏仪 饰）碰头，不想香琴处心积虑找机会要将凌凌漆杀死，原来她的另一身份是金枪客派来的杀手，但经历过出生入死的战斗后，香琴与凌凌漆渐生出了真情。而此时，金枪客的真实身份也被曝光，发现自己掉进某个阴谋里的凌凌漆开始奋力与敌手较量。

作为亚洲金融中心的香港被称作“最安全的城市”，岂料警局接到一通匿名电话，对方声称劫持了警队的一辆前线冲锋车以及车内的五名警员和武器装备。此次事件引起了香港警队高层的高度重视，适逢处长（王敏德 饰）出访国外，此时由鹰派人物行动副处长李文彬（梁家辉 饰）与年轻的管理副处长刘杰辉（郭富城 饰）一起负责这次案件，并将行动命名为“寒战”，李文彬任总指挥。李文彬的儿子（彭于晏 饰）也是人质之一，刘杰辉因此对李文彬父子产生怀疑。与此同时，匪徒展开了进一步行动：警察被杀、爆炸案频发……到底是谁在将整个警队玩弄于鼓掌之中？香港真的是“最安全的城市”吗？

黄文展“狗头”（任达华 饰）和何家宝“猪女”（徐子珊 饰）是香港CIB（Criminal Intelligence Bureau）的职员。CIB俗称香港警察中的狗仔队，里面人人行动低调样貌平凡，但却对罪犯有极其灵敏的嗅觉。

身陷囹圄的李问（郭富城 饰）被引渡回港，他原本隶属于一个的跨国假钞制贩组织。该组织曾犯下过多宗恶性案件，而首脑“画家”不仅始终逍遥法外，连真面目都没人知道。为了逼迫李问吐露“画家”真实身份，警方不惜用足以判死刑的假罪证使其就范。就在此时，富有的遗孀阮文（张静初 饰）申请保释李问，而警方提出的条件依然是“画家”的真面目。

陈飞和尊尼都是来自单亲家庭的年青警员，处事也都不成熟，加上性格迥然不同，相处中产生许多矛盾。偏偏陈飞的父亲和尊尼的母亲相恋，使两人关系更形紧张，闹出许多笑话。后来，两人通过侦查罪案增进了解、冰释前嫌。

电影时代背景聚焦上世纪70年代的香港，讲述了正义的廉政公署人员白玫瑰（徐冬冬 饰），奉命潜伏到黑帮大佬雷万豪（谢天华 饰）身边收集罪证，在意外发现雷万豪的神秘身份后，白玫瑰仍旧坚守信念将两大涉黑团体悉数抓获的极限故事。

从小一起长大的好兄弟马昊天（刘青云 饰）、张子伟（张家辉 饰）和 苏建秋（古天乐 饰）共同效力于警队扫毒科。在一次临时改变计划的行动后，建秋因为卧底身份不能与妻子（袁泉 饰）过正常生活而心生退意，但在阿天与子伟的劝说下，三人决定进行最后一搏。建秋跟着毒贩老大黑柴（林国斌 饰）前往泰国与毒贩Bobby（卢惠光 饰）进行对接，目的是见到行动的最大目标“八面佛”（卢海鹏 饰），阿天则和子伟以及同事阿益（吴廷烨 饰）进行跟进。由于泰国警方的配合不力导致建秋身份暴露，虽然建秋答应阿天继续把交易完成，但失败的导火索已经埋下。交易当天警方几乎全军覆没，危急之时阿天挟持了八面佛的女儿缅娜（宝儿 饰）准备逃命，八面佛承诺只要还回缅娜阿天可以带走建秋和子伟中的一个，没被选中的则要被推进鳄鱼池，面对抉择阿天及进退两难…