北洋年间，北京以北。习武少年李天然 （ 彭于晏 饰）目睹师兄朱潜龙 （ 廖凡 饰）勾结日本特务根本一郎 （ 泽田谦也 饰），杀害师父全家。李天然侥幸从枪下逃脱，被美国医生亨德勒 （安地饰）救下。李天然伤愈后，赴美学医多年，并同时接受特工训练。1937年初，李天然突然受命回国。“七七事变”前夜，北平，这座国际间谍之城，华洋混杂，山头林立，每时每刻充满诱惑与杀机。一心复仇的李天然，并不知道自己被卷入了一场阴谋，亦搅乱了一盘棋局。彼时彼刻，如同李小龙闯进了谍都卡萨布兰卡。前朝武人蓝青峰 （ 姜文 饰），神秘莫测，与朱潜龙、根本一郎关系紧密，更与亨德勒情同手足，但是敌是友，却面目不清。随着中日危机不断升级，各方博弈愈演愈烈。多次为谎言蛊惑、错失时机的李天然，终于下定决心，在裁缝关巧红的帮助下开启复仇行动，并使整个灭门事件和人物底细暴露世间。