飞机飞行途中遭遇强气流，一名乘客突然癫狂，待一切平稳后，该乘客因突发性脑水肿死亡。此乘客身份特殊，他是某保密单位的高级研究人员，正被有关部门监控，因其涉嫌向外国间谍组织出卖国家情报。他的离奇死亡让监控和追捕工作陷入停滞。此时，国安局抓获了死者的弟弟王浩，于是安排侦查员沈亢（孙红雷 饰）扮成王浩，以引蛇出洞。飞机上的空姐李小晚（傅晶 饰）是与王浩联系的中间人。沈亢和李小晚在接触过程中互生情愫，但沈亢不能暴露卧底身份，李小晚又纠结于“王浩”所谓黑社会的身份。随着案件侦查的深入，二人面临着更大的挑战……