23 年前
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天文学研究生凯特（詹妮弗·劳伦斯 Jennifer Lawrence 饰）和她的导师兰道尔博士（莱昂纳多·迪卡普里奥 Leonardo DiCaprio 饰）在一次研究中震惊的发现，一颗像喜马拉雅山那么大的彗星正在全速向地球靠近，不出意外的话，6个月之后，这颗彗星会抵达地球，将这里的一切都毁灭。 凯特和兰道尔找到了美国总统奥尔良（梅丽尔·斯特里普 Meryl Streep 饰），希望她能够重视此事，可是，他们得到的却是嘲笑和蔑视。之后，师徒两人转而向媒体求助，决定跳过政府，直接向民众揭露这个秘密，效果当然也不尽如人意，不仅如此，凯特还因为泄露了国家机密而遭到了FBI的逮捕。当奥尔良总统深陷艳照丑闻中之时，她终于想到了这两个可怜的科学家，于是，她决定再给他们一次机会，借由政府之口将地球将要毁灭的消息昭告天下。。成功解除潘达瓦战争危机后，海港城告别短暂宁静再度陷入惊天危机。全城突发连环爆炸案，携带大规模杀伤性武器电磁脉冲（EMP）炸弹密钥的委员长也在高速公路上被神秘劫持。东区分局明星警探吴英雄（赵又廷 饰）反击未果遭遇改装直升机扫射身陷险境，坠落高架桥千钧一发之际，东区分局警官陈真（林更新 饰）及时现身搭救吴英雄。
海港城危机不断，跨海大桥被炸毁，通往本岛唯一道路断绝，同时，一盘神秘录像带被寄往政府部门，包括徐达夫在内的多名通缉要犯在镜头里誓死自白：建立全新海港城，所有牺牲都是值得庆祝的。对此，政府宣布：“事关安全紧急事件，优先等级五。”就在全港备战神秘邪恶力量之时，大爆炸席卷全城，并造成电力中断。整座城市陷入一片黑暗，连南区分局也被炸成废墟。
危急时刻，吴英雄同陈真组成全新搭档，并偶遇被绑成人肉炸弹、高速驾驶直冲隧道的徐达夫（黄渤 饰）。三人乱作一团之时，却突然遇到从隧道口直冲而下的无人飞行器及雇佣军攻击。九死一生之后，吴英雄和陈真才得知徐达夫怀有身孕的老婆已被恐怖分子挟持，并将她的身体作为生物武器“伊鲁康吉”试验田。在三人身后，而更有骇人阴谋笼罩海港城，神秘暗杀组织——夜行者启动旨在24小时内屠城的“枯草计划”。海港城倾覆之际，“真英雄”组合及徐达夫组成“正义三人组”挺身而出，正与邪、光明与黑暗的终极对决再度来临……。