作为亚洲金融中心，香港一直被称为“最安全的城市”。然而，在这个城市，警方接到一通匿名电话，称他们已经劫持了警队的一辆前线冲锋车，车上有五名警员和武器装备。这次事件引起了香港警方高层的高度重视，尤其是在处长（王敏德饰）出访国外的时候。因此，行动副处长李文彬（梁家辉饰）与管理副处长刘杰辉（郭富城饰）一起负责此案，并将行动命名为“寒战”，李文彬任总指挥。但是，儿子（彭于晏饰）也是人质之一，因此刘杰辉开始对李文彬父子产生了怀疑。与此同时，匪徒继续行动：警察被杀、爆炸案频发，警队开始陷入危机之中。到底是谁在将整个警队玩弄于鼓掌之中？香港是否真的是“最安全的城市”？