該電影的故事發生在抗日戰爭爆發前的北平，主角李天然（彭于晏飾）是一個體面的小夥子，他的表面身份是北平協和醫院的婦產科大夫，名字叫布魯斯·亨德勒，然而，實際上，他是一個復仇者，他要殺死自己的大師兄——北平警察局局長朱潛龍（廖凡飾），圍繞著這個目標，李天然遇到了形形色色各有目的的人物，在這座快要被戰火點燃的古城，即將上演一場夾雜著情愛，復仇以及政治博弈的大戲。
一．三個父親
朱潛龍違背師傅的教誨，做了漢奸，在師傅大壽這晚，他以祝壽為藉口，帶著日本人根本登門，實際上是想要買下師傅的田莊，給日本人種鴉片，被拒絕後，朱潛龍惱羞成怒，用槍和武士刀殺了師傅一家，將屍體也全部焚燒，沒成想李天然被槍打中後並沒有死，忍著被火燒的劇痛裝死逃過一劫。
年幼的李天然被正巧路過的亨德勒大夫收養，去了美國生活，在那裡他學習任何有用的本領，只想要有朝一日能回國殺掉朱潛龍。
終於機會成熟了，李天然以亨德勒的親兒子的身份出現在北平，然而實際上亨德勒和李天然都只不過是被藍青峰（姜文飾）利用的棋子，他希望借朱潛龍之手殺掉日本人根本，然後通過李天然再殺掉朱潛龍，至於李天然自身的安危，他毫不關心，亨德勒察覺了藍青峰的真正計劃，與藍青峰決裂，最終被藍青峰殺死。藍青峰還讓李天然以為是自己暴露了身份使得爸爸亨德勒死了，從而產生愧疚感，轉而聽藍青峰的命令。於是李天然認了第三個爸爸，也就是藍青峰。
二．兩個女人
在李天然的復仇之路上，沒有一個人是真心想要幫助他完成復仇的，但是卻有兩個女人始終和他站在一起，助他一臂之力，表現出了超越男人的勇氣和魅力。
1.關巧紅（周韻飾）
北平最有名的瘸子女裁縫，在和李天然的數次接觸中漸漸生起情愫，多次幫助李天然，並且堅定了李天然的復仇決心，李天然復仇成功後，她受到鼓舞，決定去完成自己的復仇，離開了李天然。她是李天然對愛的追求，她和李天然總是在高處相見，在屋簷，在鐘樓，總之，是在美好的，不被俗世所染的的高處，這也是李天然嚮往的生活。
其實愛也是如此，愛一個人，不需要讓別人相信，我們有時只是不斷給自己設置著障礙，因為我們不敢。
2.唐鳳儀（許晴飾）
如果說關巧紅是一朵安靜端莊的白玫瑰，那麼唐鳳儀就是妖冶多姿的紅玫瑰，她滿腔激情想找一個值得託付的男人，先是朱潛龍，但是很快她失望了，朱潛龍只是把她當做洩慾的工具，不尊重她。而李天然不一樣，他總是能很好的克制自己，保持適當的距離，這個體面的年輕人和別的俗人不一樣，這正是鳳儀愛上李天然原因。李天然正如他的名字一樣，天然去雕飾，不會虛假，不會裝飾自己的情感。
雖然李天然已經心系巧紅，但是鳳儀並沒有心生嫉妒，反而在關鍵時刻幫助了巧紅和李天然，在日軍攻佔北平城後，她更是決絕地從城樓上一躍而下。她有著絕對陰柔的女性形象，但是又有著比男子還要包容和剛強的性格，這讓她更顯得魅力非凡。
三．最終復仇
李天然在美國爸爸死後，認藍青峰做爸爸，藍青峰意識到李天然的身份已經暴露，知道很快朱潛龍和日本人就會對他們動手，於是將李天然藏到一個鐘樓裡，用信鴿相互聯繫，日本人要進城了，藍青峰因為不肯當漢奸，被朱潛龍和根本關了起來，並且要求他交出李天然，藍青峰於是假裝去引誘李天然進入圈套，實際上則是告訴李天然真相。
隨後關巧紅將李天然救走，設計讓根本來比武拿刀，解決掉根本後以此引來朱潛龍，最後，在根本的家中，朱潛龍和李天然展開了最終對決。
《邪不壓正》這部電影與其說是動作片，不如說是一部情節荒誕的愛情片，復仇之旅其實是李天然的尋愛之旅，當他下定決心去愛的時候，也是他決心去復仇的時候，在電影中不同的人不斷問李天然同一句話：你真的知道自己要幹什麼嗎？也許正是在提醒他，不要忘記去尋找愛和希望 ，生活不應該僅僅是復仇。
巧紅在懷疑李天然時候說：「我有一百個理由可以打死你，也有一個理由可以不打死你。」我想那個理由就是愛，如果李天然愛她，她就不打死他。
電影結尾李天然站在房簷上，呼喚巧紅的名字，這與電影中段李天然去復仇時巧紅站在房頂的場景一致，體現了兩人對愛情和美好的希望，然而除非完成復仇，解開心結，否則他們無法真正在一起。
邪不壓正，是因為有了愛情。