1999年，中国北方小城发生了一连串离奇碎尸案，工人在全省各大工厂的煤炭车之中陆续发现了无数被遗弃的断肢。警方从煤炭车之中发现了梁志军（王学兵饰）的身份证并因此断定死者为梁志军本人。警察张自力（廖凡饰）在火车站和前妻分别时企图强暴但未遂。之后张自力和其他警察调查碎尸案，他们发现了两名可疑的货车司机，并在发廊将嫌疑犯们拘捕。不过由于张自力没有为嫌疑犯戴手铐，因而让疑犯捡枪杀死了两名警员并且射伤了张自力。张自此之后从警局退役，开始在工厂里当起了保安，成为一个因失意而酗酒的男人。
五年后，没有想到再有两宗以相同犯案手法的案件发生，两个死者都与一名叫吴志贞（桂纶镁饰）的洗衣女工有联系，而吴志贞是五年前碎尸案的被害人梁志军的遗孀。不满足于当保安的张自力从旧同僚刑警小王、现在的王队长得悉后决定重振雄风，再次出手。张自力决定跟踪这个女人，而她的生活却似乎被覆盖了一层神秘的面纱。张自力试图揭开案件真相，但却一步步陷入危险的境地——包括落入这个女人设下的温柔陷阱。
一次张自力与吴志贞在滑冰的路上被人跟踪。该跟踪人在被王队拦下之后用挂在自己身上的冰鞋杀死了王队。张自力根据警察留下的汽车牌号追查时发现自己被一位身上挂了冰鞋的男人跟踪，张后来打算反跟踪这男人时却被他逃脱。之后，张发现了这男人的下落并跟踪他，其后看到了这男人在天桥将尸体抛到运煤的火车上。张发现了这男人原本是还活着的梁志军的时候，当他想再继续跟踪梁志军却在溜冰场被梁逃走。
警方传唤吴志贞，吴供出梁当年抢劫时曾杀人，之后梁利用当时自己是过磅员的身份抛尸，假扮自己被杀，梁之后自己隐姓埋名，还跟踪吴志贞，杀死了两个和吴关系密切的人。之后在吴的配合下梁志军被刑警队当场击毙。
然而张自力觉得此事另有蹊跷。经过调查，发现吴志贞当年刚开始工作时损坏了一件貂皮大衣，被貂皮大衣的主人勒索，之后那人就消失了。张自力找到了大衣的主人的妻子，他们夫妻合开一家叫做“白日焰火”的夜总会。妻子以为丈夫五年前和小三私奔了。吴志贞供出原来貂皮大衣的主人在敲诈吴志贞时还曾强奸她，之后当大衣的主人再度想用大衣一事提出敲诈时，被吴志贞杀死，而梁志军自愿为妻子抛尸，并将自己身份证件放到了死者身上，自己却成了假死人并在五年中隐姓埋名。
吴志贞被捕后到她当年曾住过的现场去指证证物，但不能完全正确地指证。离开现场时，张自力在楼顶点燃了数发焰火。
电影结局时，张自力走到了交际舞的练习厅里，独自一人跳了一段舞蹈。