受过特警训练的警察陈家驹（成龙）为人正直办案拼命，时常将女友（张曼玉）忽略。某次围剿行动中陈家驹拘捕了大毒枭朱滔，但因证人（朱滔的秘书）莎莲娜（林青霞）的突然失踪，未能将其绳之于法，陈家驹因此受降职处分。事后含恨在心的朱滔为了报复陈家驹，设计将其诱至囚禁莎莲娜的别墅，并派手下杀死一名警察嫁祸其身，令陈家驹在警方的通辑令下只能四处流亡。 而侥幸逃脱的莎莲娜明白到朱滔为人不择手段的本质，为求自保，冒险潜入朱滔办公室偷得证据，却被其手下追杀至商场，陈家驹及时赶到，与朱滔手下展开激战。
马丁（Michael J. Fox 饰）才回到现实世界与女友团聚，布朗博士（Christopher Lloyd 饰）就心急火燎地把他们带到了30年后的未来世界，原来这一次是马丁未来的两个孩子因参与抢劫锒铛入狱，博士要携马丁一起阻止悲剧发生。 周旋一番后，两个孩子被成功挽救，但三人回到现实世界后，却发现周遭发生了天翻地覆的变化，世界被贝夫（Thomas F. Wilson饰）所控制，马丁的父亲乔治惨死，母亲洛莲（Lea Thompson 饰）竟然成了贝夫的妻子！ 这一切都是因为时光机器的秘密不慎被未来的老贝夫识破，他偷偷回去捣鬼，竟因此使得整个世界都在他的掌握下！马丁与博士再次踏上时光穿梭的征途，希望将世界扳回正轨。
作为亚洲金融中心的香港被称作“最安全的城市”，岂料警局接到一通匿名电话，对方声称劫持了警队的一辆前线冲锋车以及车内的五名警员和武器装备。此次事件引起了香港警队高层的高度重视，适逢处长（王敏德 饰）出访国外，此时由鹰派人物行动副处长李文彬（梁家辉 饰）与年轻的管理副处长刘杰辉（郭富城 饰）一起负责这次案件，并将行动命名为“寒战”，李文彬任总指挥。李文彬的儿子（彭于晏 饰）也是人质之一，刘杰辉因此对李文彬父子产生怀疑。与此同时，匪徒展开了进一步行动：警察被杀、爆炸案频发……到底是谁在将整个警队玩弄于鼓掌之中？香港真的是“最安全的城市”吗？
