兵工厂，是当时中国最大的兵工厂，却接二连三发生了离奇命案，工人们被枪杀；但是命案现场无弹头，有人怀疑是这兇手是个心理变态的连环杀手，但更多的工人相信这是之前被丁老板（廖启智饰）以俄罗斯轮盘逼死的女工冤魂报复。工人们群情激愤，不但找到美貌的女算命师小云雀（杨幂饰）来占卜，而后甚至罢工抗议。警察局的金局长（吴刚饰）将此案交由善于侦探推理的警政官松东路（刘青云饰）与神枪刑警郭追（谢霆锋饰）联合调查，谁知郭追的助手「新警察小五」（井柏然饰）在调查过程中惨死。松东路逐渐了解了事情的真相，但松并不愿意相信自己的推理