飛機上的一個乘客突然變得癲狂，又遭遇到飛機強氣流，待一切平穩下來，這名乘客已經突發性腦水腫死亡。而這名乘客身份并不普通。他是某保姆單元的高級研究職員，因涉嫌向外間諜組織出賣國家情報而遭到了有關部門的監控。他的離奇死亡使得這場監控和追捕遭到了障礙。而這時，國安局逮住了死者的弟弟王浩。因而想出一計，讓偵查員沈亢（孫紅雷 飾）扮成王浩，進而引蛇出洞。而這場臥底追捕，與王浩的中央聯系人就是飛機上的空姐李小晚（傅晶 飾）。二人在一來二往中，互生情愫。但無奈臥底的身份不得暴露，小晚則糾結王浩黑社會的身份。隨著偵查案件的加深，二人則面臨著更大的挑戰……