1941年，山西中条山战役打得异常惨烈，大林所在部队几乎全军覆没。大林死里逃生，却被敌人骗杀了最亲密的战友，曾经的勇气与信念瞬间被摧毁。背负着自责愧疚，大林奔往北平寻找战友遗孀王慧芸——此时的北平也早已深陷日寇之手。逃亡路上，大林幸得好心的大小姐梁雅优搭救，从此与她结下不解之缘。
在北平城一家酒楼做帮厨的二林，头脑聪明却胸无大志，因意外救下一名被日军追捕的地下党，被地下党组织看中，阴差阳错成了一名我党打入日本料理店窃听情报的潜伏人员。二林既不懂日语又不会料理，却要冒充从日本学成归来的料理厨师，潜伏工作一开始就险象环生，危机四伏。
山东老家遭遇大旱灾，为求活路，三林带上母亲一路坎坷逃荒至北平投奔二哥，不料二林音信皆无。一筹莫展之际，又遭女骗子宋亚娟算计。穷途末路的三林受人蛊惑冒险盗取走私枪支换钱，差点送命，结果却误入了黑帮，跟随梁雅优的父亲梁文山。
惊心无间道剧照
几经周折，三兄弟终于重逢团聚，境遇却如此不同：一个是背负着十字架的昔日英雄，只想照料好战友遗孀，以此赎罪;一是个赶鸭子上架的“二把刀”情报员，终日提心吊胆地周旋于如狼似虎的日寇之间;一个是初出茅庐的黑道混混，一心想要出人头地。
大林找到了老钱的遗孀王慧芸，把全力照料王慧芸母子当做了首要任务，但因大林国军逃兵的身份时常面临被抓捕的危险，反给他们的生活带来麻烦。再遇梁雅优后，满腔革命热情的梁雅优强拉大林加入他们几个热血青年组织的抗日锄奸团。在梁雅优的推动下，大林一步步找回勇气，重新拿起武器，在北平城内抗击日寇，并且成为让敌人闻风丧胆的隐形杀手。随着锄奸团暗杀活动的火热展开，他们将目光从日军扩展至汉奸，目标很快锁定了化名为小泉敬二的田二林，大林不知二林地下党的隐藏身份，差点将其狙杀。
经历了一场场生死考验，二林渐渐成长为一名合格的地下党战士，可是真小泉出现在料理店，让二林的身份险些暴露，凭着急智二林虽暂时保住了自己的安全，但也一直埋着这颗不定时炸弹。而大哥在料理店刺杀日寇的行动，更使他的潜伏深陷危机。更糟的是，原本与大林渐生感情的王慧芸，加入了地下党，并为掩护二林，不得不与二林假扮夫妻。 面对亲人的误解，二林只能忍辱负重。大林、二林两兄弟心生罅隙。
此时的三林在北平城已混得风生水起，人称三爷，手中掌握着重要的走私交通要道。为给根据地运输物资，不得已的二林只好巧立名目哄骗三林走货，可几次惊险押运，让三林损失惨重，让三林对二林怨声载道。而被日本特高课课长高木以梁雅优父女安危做胁持的三林，虽拥有了梁家帮的掌门人地位，但也同时陷入必须为鬼子办事的困境，尤其他被迫做出了打散游行学生的举动，彻底惹恼了二林。二林、三林两兄弟几欲反目。
因为三林的缘故，大林进入梁氏工厂并成为厂长。可没想到也因此，让梁雅优与大林重逢。三林虽与六国饭店领班宋亚娟是一对欢喜冤家，但为了迅速上位，计划想娶大小姐梁雅优。但梁雅优根本看不上他，把所有的心思都花在与大林共谋的“事业”上，这让三林心里很不是滋味。而有意扶持三林的日本特高课课长高木，发现了大林是隐形杀手的秘密，并在大林与三林身上嗅到了二林的踪影。
锄奸团行动败露，高木抓捕大林，却因大林做零件的手艺被日军秘密计划负责人浅田看中，大林被无罪释放。得知二林地下党身份的大林，原本有机会逃离北平城，却为了弟弟的地下党工作，决意留在北平替浅田工作来侦查日本人的阴谋。而高木对大林依然紧追不放，更因此顺藤摸瓜，让二林的身份也岌岌可危。
此时三林终成北平最大的黑帮头目，却是日寇为拉拢他而在暗中帮忙。为控制田家三兄弟，敌人甚至欲对田母下手，终于激起三林的斗争决心。
三兄弟紧急商议逃亡计划，可二林却终于获知一个惊天秘密——敌人正计划对我华北地区施行惨绝人寰的细菌战。
为保百万同胞免遭涂炭，三兄弟决定迎难而上，共赴火线，誓与侵略者斗争到底。
