1991年，香港黑幫三合會會員劉健明（劉德華 ）聽從老大韓琛（曾志偉 ）的交托，進入警察部隊成為黑幫臥底，韓琛許諾劉健明會幫其在七年后晉升為見習督察。1992年，警察訓練學校優異學員陳永仁（梁朝偉 ）被下級要求深入到三合會做臥底，終極目標是成為韓琛身邊的紅人。2002年，兩人都不負重望，也都身背重壓，劉健明漸想成為一個真實的好人，陳永仁則盼著盡快回歸警察身份。重案組從陳永仁手中獲悉一批毒品買賣情報，鎖緊目標人物韓琛，沒料情報被劉健明泄出，兩邊行動均告失敗。但此事將兩邊均有臥底的事實暴露，引發兩邊高層清除內鬼的決心。命運迥異又相似的劉健明和陳永仁開始在無間道的旅程中接受嚴重考驗。