作为亚洲金融中心的香港被称作“最平安的城市”，岂料警局接到一通匿名电话，对方声称劫持了警队的一辆前线冲锋车以及车内的五名警员和武器装备。此次事件引起了香港警队高层的高度看重，适逢处长（王敏德 饰）出访国外，此时由鹰派人物行动副处长李文彬（梁家辉 饰）与年青的治理副处长刘杰辉（郭富城 饰）一起负责此次案件，并将行动命名为“寒战”，李文彬任总批示。李文彬的儿子（彭于晏 饰）也是人质之一，刘杰辉因此对李文彬父子产生怀疑。与此同时，匪徒展开了进一步行动：警察被杀、爆炸案频发……到底是谁在将全部警队玩弄于拍手之中？香港真的是“最平安的城市”吗？