1949年，新中国树立之初。江山初定，百废待兴，平和的表象下没有硝烟的战役早已拉开序幕。败逃台湾的国民党接连向内地派出奸细，乘机破坏。为了应对接二连三的破坏活动，中共建立情报部门701局与敌方展开连番比赛。同年10月初，701局操控的侦听局莫名不见，为了查清不见电台的下落，701局负责人老鬼（王学兵 饰）受命代号二〇〇的张学宁（周迅 饰）去上海寻觅耳力出众的钢琴调音师罗三耳。结果一差二错，学宁找到了罗德小学徒——耳力相同出众的瞎子调音师阿兵（梁朝伟 饰）。 
阿兵不负众望，不仅经过层层苛刻的考试，还在工作中一鸣惊人。在严酷的谍报战役中，阿兵和学宁之间某种情愫也暗暗繁殖……