埋伏讲述了一个漆黑夜晚发生的灭门惨案：某海滨城市船厂仓库管理员李玉洪一家四口惨遭杀害，案件引起当地公安机关高度重视。重案组杨高（张嘉译 饰）负责侦办此案。经过周密分析，警方锁定了几名重要嫌疑人，杨高随后安排船厂保卫科的叶民主（冯巩 饰）和老田（滕汝骏 饰）前往市郊废弃火车站，蹲守第七个埋伏点，暗中监视犯罪团伙头目“智者”（牛振华 饰）。
由于任务必须保密，民主和老田甚至没有将实情告诉家人，只能长时间藏身火车站水塔内，日夜观察目标动向。随着蹲守持续，民主的女友百林（江珊 饰）逐渐产生误会，而老田的身体状况也每况愈下。最终，身患晚期肝癌的老田不得不退出行动，叶民主只能独自留在水塔中，继续面对这场仿佛没有尽头的隐秘较量。
