《全城通缉》在某座城市的破败角落，精英警员唐越（刘烨饰）独立住在一个行将拆除的老楼里。他等待着失踪十年的女友徐雅（吴佩柔饰）归来，为了找到徐雅他辞去工作，最终却未得到任何令人为之一振的消息。“找到我，我就嫁给你”，这是徐雅失踪前留给唐越的信息，似乎一条永远也解不开的谜语，唐越被深深困在其中。电视上，某外资银行中国区副总裁邵云峰（赵文卓饰）和白氏集团的控制人白晓芸谈笑风生，而邵云峰则与唐越有着千头万绪的关系，十年前被唐越所射杀的女劫持者（秋瓷炫饰）更成为他脑海中挥之不去的噩梦。不久后，白晓芸被人残忍杀害，她的妹妹白晓若（娜扎饰）则找到唐越请求他追查凶手，并承诺作为回报帮他找到徐雅。谁知唐越竟见到了当初被他枪杀的女人！扑朔迷离，全城通缉……