7月7日事变前夕，美籍华裔青年亨德勒（彭于晏饰）从美国远赴大海，回到他离开十多年的北平行医。但他的真名是李天然。十三岁时，亲眼目睹师父家被兄弟朱乾隆（廖凡饰）和日本宁一郎（泽田健饰）灭亡。这次幸运的逃生被美国医生亨德勒送到了大洋彼岸，在那里接受了极其严格的训练，如今他带着绝密的任务踏上了自己的故乡。亨德勒父子租下神秘男子蓝清风（姜文饰）的房子。兰是1911年革命的参与者。他与现任警长朱乾隆关系密切，却以杀死李天然为筹码。鼓励朱除掉宁一郎。复仇心切的李天然找到了敌人，而亨德勒博士则竭力阻止养子冒险。在此过程中，名妓唐凤仪（许晴饰）和裁缝关巧红（周韵饰）也卷入了男人勾心斗角的漩涡。直到7月7日事件爆发，所有的矛盾都迎来了决定的时刻……这部电影是根据张北海的小说改编的。
