午夜的警队，报案中心接到匿名电话称一辆前线冲锋车被胁持。车内五位警员及武器装备成为贼人谈判筹码。事件惊动警队，不知是巧合还是意外，冲锋车内其中被劫持的警员，竟为现任行动副处长李文彬独子（彭于晏饰）。适逢警队处长外访未返，下任处长选举的两大热门：鹰派人物警务处副处长李文彬（梁家辉饰）与年轻的警务处副处长刘杰辉（郭富城饰）都开始大施拳脚。李立即指挥营救，并将此次行动代号为“寒战”。可贼人竟对警队内部一切了如指掌、洞悉先机，警队精英尽出，行动依然无功而返，处处受制，众同袍均开始怀疑他的决策，推举刘杰辉接手整个行动，危急时刻，二虎相争，刘杰辉毫不示弱，不同与李的激进手法，他选择主动与贼人沟通，并答应交予贼人赎金。 整个交收赎金过程中，刘杰辉设法令赎金留下线索，以便追查贼人位置。可道高一尺，魔高一丈，刘杰辉非但找不着贼人踪迹，还将巨额赎金失却，跟刘出生入死的同袍徐永基（钱嘉乐饰）更在交收赎金过程中殉职，刘杰辉内疚不已，香港警队陷入前所未有的危急与威胁。整场行动令库房失却八千万现金，两位警员殉职。事件不但惊动了政府内部，也惊动了廉政公署，因廉署收到匿名人士举报，怀疑两位副处长，其中一人在此危急关头以权谋私 。香港的安全瞬时沦陷，警队及香港的管治漏洞被抖出，威胁直逼警队内部，矛头直指警队高层。 原来，香港被称为“最安全的城市”的原因，只是未遇上真正的敌人。