飛機(jī)上的一個(gè)乘客突然變得癲狂，又遭遇到飛機(jī)強(qiáng)氣流，待一切平穩(wěn)下來(lái)，這名乘客已經(jīng)突發(fā)性腦水腫死亡。而這名乘客身份并不普通。他是某保密單位的高級(jí)研究人員，因涉嫌向外間諜組織出賣(mài)國(guó)家情報(bào)而遭到了有關(guān)部門(mén)的監(jiān)控。他的離奇死亡使得這場(chǎng)監(jiān)控和追捕遭到了停滯。而這時(shí)，國(guó)安局逮住了死者的弟弟王浩。于是想出一計(jì)，讓偵查員沈亢（孫紅雷 飾）扮成王浩，進(jìn)而引蛇出洞。而這場(chǎng)臥底追捕，與王浩的中間聯(lián)系人就是飛機(jī)上的空姐李小晚（傅晶 飾）。二人在一來(lái)二往中，互生情愫。但無(wú)奈臥底的身份不得暴露，小晚則糾結(jié)王浩黑社會(huì)的身份。
隨著偵查案件的加深，二人則面臨著更大的挑戰(zhàn)……
