马山（姜文）是西南地区某边陲小镇的一名普通警察，某晚参加妹妹婚宴时因喝得酩酊大醉被人送回家中，次日早晨醒来时，他发现从不离身的配枪不翼而飞。意识到偷枪人可用枪里的三颗子弹杀人时，马山不禁毛骨悚然，当晚所有参加妹妹婚礼的人都成了他的怀疑对象。 在对重点嫌疑人，卖“羊肉粉”的刘结巴、送他回家的周小刚、突然出现在周小刚家的旧恋人李小萌（宁静）一番追踪后，马山依旧没能理出任何头绪，而对李小萌的怀疑里，又混杂了极为复杂的感情，此又导致其妻怀疑他移情别恋。正在这时，李小萌在周小刚家被人用枪打死，马山作为嫌疑人被拘禁。经过一番冷静思考，他终于将乱麻捋顺，开始了寻枪之路。
坐在班级最后一排的横井（花泽香菜 配音），她的邻座关同学（下野纮 配音）是个怪咖，他总是在上课时开小差——以令人叹为观止的方式玩着各种神乎其技的小游戏，从多诺米骨牌、将棋、围棋到桌上高尔夫，甚至是动手打磨改造桌子。关同学的这些上课小动作已经完全超出了“小动作”的范畴，以至于个性认真的横井无法对他的行为视而不见，尽管她想认真听课，可是每次都会不由自主地被关同学玩的小游戏吸引着。她常常用眼神或者低声开口阻止关同学，因此不时被老师点名批评。然而关同学我行我素，还练就了在老师发觉前就能销毁证据的拿手好戏。
讲述了在1938年，日本鬼子执行秘密任务的一支军队挺身进驻我北方商贸重镇白巷里，一时间在白巷里掀起一股腥风血雨，镇上百姓人人自危，我八路军为粉碎敌人的阴谋，派出代号为秃鹰和鸽子的谍报人员先后潜入白巷里的故事……