兩個少年
1991年，香港。三合會大佬韓琛在一群年輕的手下面前訓話，然後從中挑出幾個人，把他們送進了警校。韓琛需要自己人在警隊裡，他需要「鬼」。
十八歲的劉健明就是其中之一。他聰明、冷靜、善於偽裝，是天生的臥底材料。他剪掉了長髮，穿上了制服，從此開始了他的雙面人生。
與此同時，警校裡還有另一個年輕人——陳永仁。他成績優秀，性格剛烈，被警方高層黃志誠看中。黃志誠把永仁叫到辦公室，告訴他一個任務：假裝被退學，然後以問題少年的身份打入韓琛的黑幫組織。從今天起，你不再是警察，你是古惑仔。
兩個少年，一個從黑走向白，一個從白走向黑。他們不認識彼此，卻註定要在對方的鏡像中尋找自己。
十年後
2002年。劉健明已經升到了警隊高級督察的位置，西裝筆挺，前途光明。沒有人懷疑他。他在警隊裡如魚得水，甚至開始享受這個身份帶來的一切——權力、尊重、安全感。有時候他會忘記自己到底是誰。
陳永仁則在韓琛身邊蟄伏了十年。他留著長髮，說著粗話，打架、販毒、替韓琛辦髒事。十年的臥底生涯讓他幾乎忘記了自己曾經是個警察。他只和黃志誠單線聯絡，每次見面都在不同的天台上，黃志誠是他和「正常世界」之間唯一的連接。
永仁對黃志誠說：我想回去。我不想再做臥底了。
黃志誠說：再等等。
毒品交易
韓琛策劃了一筆大宗毒品交易。陳永仁通過摩爾斯電碼把情報傳給了黃志誠。黃志誠帶領重案組設下埋伏，劉健明則以CIB（刑事情報科）的身份協助行動，負責監控和通訊。
但劉健明同時在給韓琛傳遞資訊。他用手機簡訊通知韓琛警方的部署，韓琛據此調整計劃。最終，這次行動雙方都沒有成功——警方抓不到韓琛的把柄，韓琛的貨也全部沉入了大海。
黃志誠意識到了一個可怕的事實：警隊裡有內鬼。而韓琛也意識到：自己身邊有臥底。
雙方開始了一場互相尋找「鬼」的較量。
天台
黃志誠擔心陳永仁的安全，約他在一棟大廈的天台上見面，準備安排他撤出。但劉健明跟蹤了黃志誠，把密會的地點洩露給了韓琛。
韓琛帶著一群手下趕到現場。他質問黃志誠：臥底是誰？黃志誠不說。韓琛的人圍毆了他十分鐘。黃志誠一個字也沒有吐出來。
然後韓琛把他從天台上扔了下去。
陳永仁藏在附近，親眼看著自己唯一的聯絡人墜落。他的世界在那一刻徹底崩塌了——黃志誠死了，他的警察身份的唯一證明也隨之消失。他成了一個沒有人知道是誰的人：在黑幫裡他是臥底，但沒有人能證明這一點。
互相尋找
劉健明被任命負責調查黃志誠被殺案。諷刺的是，他要找的「黑幫內鬼」其實就是自己。而陳永仁也開始利用黃志誠留下的線索，試圖找出警隊裡的「鬼」。
兩個人在不知不覺中越來越接近彼此。劉健明通過分析通訊記錄發現了陳永仁的存在；陳永仁則通過反向追蹤情報洩露的渠道，逐漸鎖定了劉健明。
劉健明做出了一個出人意料的決定：他主動配合警方擊斃了韓琛。他不再需要韓琛了——他想徹底洗白自己，做一個真正的警察。在槍戰中，韓琛倒在了血泊中。劉健明看著韓琛的屍體，心裡鬆了一口氣：過去終於死了。
但陳永仁不會讓他如願。
「我想做個好人」
陳永仁打電話給劉健明，約他到當初黃志誠被殺的那個天台見面。永仁用槍指著健明，把他銬上了手銬。他要做的最後一件事，就是把劉健明的真實身份交給警方。
但他們不是這個故事裡僅有的「鬼」。
電梯門打開的瞬間，另一個韓琛當年安插在警隊的臥底——林國平——出現了。他舉槍射殺了陳永仁。
永仁倒在電梯裡，眼睛睜著，像是在看著什麼很遠的地方。
林國平對劉健明說：我也是韓琛的人。我們是一樣的。
劉健明看著他，沉默了幾秒。然後他拔出槍，打死了林國平。
他走出電梯，對趕到的警察出示了自己的證件。他說：我是警察。
陳永仁死了。唯一知道劉健明真實身份的人死了。劉健明站在陽光下，穿著西裝，胸前別著警徽。沒有人懷疑他。
但他自己知道。在佛教中，「無間」是最深層的地獄——不是烈火焚身，而是永遠無法解脫。劉健明將餘生活在一個無間地獄裡：他得到了他想要的一切，卻永遠無法成為他想成為的人。
影片最後，劉健明站在黃志誠的靈堂前，鞠了一躬。他輕聲說了一句話：「我想做個好人。」
沒有人回答他。