民国时期，国内最大的兵工厂接连发生离奇命案，死者均被"幽灵子弹"所杀——现场找不到弹头，案件轰动一时。警局派出档案管理员松东路（刘青云饰）调查此案，这位文职警探虽不擅武力却心思缜密。他与热血警探郭追（谢霆锋饰）联手追查，发现凶手使用了一种特殊子弹。两人尝试用盐弹、冰弹等实验还原凶器，却始终不得要领。随着调查深入，他们发现了恐怖的杀人密室和诡异的造弹装置。就在真相即将浮出水面时，两人接连遭遇追杀，同伴小五为掩护他们而牺牲。算命姑娘小云雀意外透露的关键线索，让这起"幽灵子弹"奇案背后的惊天秘密逐渐显露...