重案组刑警吴英雄（赵又廷 饰）在拯救客机后成为警界明星，出演各种警队宣传片风光无两。是日，海港城陷入突然危机，高铁、跨海大桥等交通要道突发连环爆炸，吴英雄在追索嫌凶过程中与东区分局刑事侦查组刑警陈真（林更新 饰）结为搭档，又再度重逢被逼做人肉炸弹的通缉犯徐达夫（黄渤 饰）。原来，一号为“夜行者”的神秘组织绑架了徐达夫等通缉犯的家属，逼迫他们作为人肉炸弹将海港城通向外界的各通路炸毁，使海港城变为孤城，以释放生化病毒，执行毁灭城市的“枯草计划”。吴英雄和陈真为解救徐达夫妻子杜小晴（关颖 饰）并阻止枯草计划，与鉴识官蓝西英（张钧甯 饰）、黑鹰队成员黄世楷（修杰楷 饰）等人向夜行者发起挑战。

　　某城中村因强行征地拆迁发生群体性械斗，村民常青因在械斗中失手打死强拆人员而被公安机关提请逮捕，村民对此十分不满，同时反映官商勾结，要求严肃查处从中非法获利的腐败官员。
　　市检察院侦查监督处女检察官张芸（车晓 饰）在审查常青故意伤害案中，发现报捕的材料矛盾重重，遂与负责查处城中村事件背后渎职犯罪的反渎局局长顾长风（林保怡 饰）相互配合，从犯罪嫌疑人马义成在一起人为的交通事故中死亡入手，顺藤摸瓜，陆续查出强拆公司头目杨胜强、“金玉华庭”老板金玉庭（李强 饰）等人与土地规划、房产管理等部门官员相互勾结，非法出让、倒卖土地，违规办理“两证”等犯罪事实。为逃避法律追究，金玉庭等人对顾长风或以金钱收买，或以绑架其年幼的女儿相威胁，顾毫不退缩，并得到对他爱慕已久的张芸的无私帮助。
　　最终，常青“故意伤害致死人命”案因张芸的严格把关，最终被认定为正当防卫，常被无罪释放，不法商人和腐败官员纷纷落入法网，金玉庭携款准备潜逃国外；而张芸却因秉公执法，被犯罪嫌疑人马义成的妻子点燃汽油烧伤……