该片讲述了清末民初年间，由警察局局长离奇死亡引发的一段说不清道不明的奇案，剧情涉及大型牢房、民国时期大毒枭、江湖仇杀、匪夷所思的迷离案情，讲述旧上海乱世情缘中一段爱恨情仇。19世纪20年代末，北方港口租界城市——上沽，繁华中充斥着伪善和真恶。警察局局长庄静河(杜雨露 饰)，带着复杂的欣喜，等回了在英国留学两年的女儿庄晓蝶(赵柯 饰)，也等到了女儿早已在英国私自结婚的消息，女婿正是海关监督宋博年(冯恩鹤 饰)之子，宋沛文(刘牧 饰)。庄家父女俩为此吵翻，晓蝶离家出走，被迎面逃来的毒贩挟为人质。解除人质过程危机中，警察局侦缉大队队长江昱城(杨烁 饰)、贫民窟出身的小混混凌云飞(于青斌 饰)，还有宋家养子宋武平(谭凯 饰)，齐力救下晓蝶。人质事件使庄静河态度松动，继而约宋博年商谈婚事。当夜，庄静河却被枪杀于书房，晓蝶亦受袭击昏厥，醒后手持枪，被指控杀父。法庭审理波折重重，先有凌云飞遭神秘人威逼上庭作伪证陷害晓蝶，后有无良律师唐菊生诱骗晓蝶主动认罪，晓蝶判处死刑。死刑执行前一刻，江昱城意外发现晓蝶已怀有身孕，冲到刑场，枪口下救晓蝶，允诺全力为她翻案。