重案组刑警吴英雄（赵又廷 饰）在拯救客机后成为警界明星，出演各种警队宣传片风光无两。是日，海港城陷入突然危机，高铁、跨海大桥等交通要道突发连环爆炸，吴英雄在追索嫌凶过程中与东区分局刑事侦查组刑警陈真（林更新 饰）结为搭档，又再度重逢被逼做人肉炸弹的通缉犯徐达夫（黄渤 饰）。原来，一号为“夜行者”的神秘组织绑架了徐达夫等通缉犯的家属，逼迫他们作为人肉炸弹将海港城通向外界的各通路炸毁，使海港城变为孤城，以释放生化病毒，执行毁灭城市的“枯草计划”。吴英雄和陈真为解救徐达夫妻子杜小晴（关颖 饰）并阻止枯草计划，与鉴识官蓝西英（张钧甯 饰）、黑鹰队成员黄世楷（修杰楷 饰）等人向夜行者发起挑战。
大漠飞沙，引擎轰鸣，野性十足的美女车模（安娜塔莉娅 饰）只身深入大漠，只为和心爱的人共赴爱情之约。各国车手们本想在这里一战成名，却不知这死亡沙海既是天堂，亦是地狱。在凶险的生死竞速中，车手肯特惨遭对手布莱恩（米歇尔·法布里斯 饰）设计陷害，不但亲人身处险境，命悬一线，而且连爱情也面临着崩塌。他决定用轰鸣的引擎声为自己赢得尊严，但布莱恩并不打算放过他，等待他们的是一场输赢未定、生死未卜的飞车大战。
