電影叫《消失的子彈》，中華民國時期，國內最大的兵工廠發生離奇命案，工人被幽靈子彈所殺——犯罪現場找不到彈頭。一時之間，疑雲密佈，人心惶惶，此案堪稱中華民國第一奇案。一心為民除害的熱血警探郭追（謝霆鋒飾演）不容於警局貪汙腐敗氛圍，聯手老路調查此離奇命案。故此案交由警局內負責管理檔案的政務警察鬆東路調查（劉青雲飾演），擔任文職的老路既不會拳腳功夫，也不懂如何開槍，卻思想縝密，對破疑難雜案有獨特方式。
開頭的女犯對映結尾的小云雀操縱郭追和王海的怎樣開槍不用子彈，怎樣讓子彈在穿入肉體的時候消失，老路和郭追在槍和子彈上做了各種各樣的研究，包括向豬身體發射鹽子彈、冰子彈等等，卻沒有任何滿意的結果。隨著案情調查深入，兩位警探抽絲剝繭式發現恐怖陰森的殺人密室和離奇的造彈裝置，其詭異程度讓經驗豐富的老路也瞠目結舌。就在幽靈子彈殺人真相揭開之際，老路、郭追，小五卻接二連三遭人追殺，警察小五（井柏然飾演）在開槍掩護老路、郭追逃亡之時慘死。
結案期限迫在眉睫，算命姑娘小云雀（楊冪飾演）不經意間透露出幽靈子彈驚天祕密，兩人不知這個驚天祕密是圈套還是破案線索，卻發誓要以命相搏，案情終於水落石出，郭追和老路卻發現各自的命運被無情捉弄，兩人只能活一個的選擇擺在他們面前。
