El Departamento de Policía de Massachussets se ve envuelto en una guerra campal para derrotar a la mayor banda de crimen organizado de la ciudad. La estrategia es terminar con el reinado del poderoso jefe de la mafia Frank Costello (Jack Nicholson) desde dentro. A un joven novato criado en el sur de Boston, Billy Costigan (Leonardo DiCaprio), se le encarga infiltrarse en la mafia dirigida por Costello. Mientras Billy intenta ganarse la confianza de Costello, de manera paralela, otro joven policía que también ha surgido de las calles del sur, Colin Sullivan (Matt Damon), sube rápidamente de categoría dentro de la policía del Estado hasta conseguir un buen puesto en la unidad de Investigaciones Especiales, formando parte de un grupo de élite cuya misión es acabar con Costello. Pero lo que sus superiores no saben es que Colin trabaja para Costello, y le mantiene un paso por delante de la policía.
Cada uno acaba totalmente consumido por su doble vida. Pero cuando Costello y la policía se dan cuenta de que hay un topo entre ellos, Billy y Colin se encuentran en peligro constante de que les descubran, empezando así una carrera para tratar de desvelar la identidad del otro para poder salvarse.