À Boston, une lutte sans merci oppose la police à la pègre irlandaise. Pour mettre fin au règne du parrain Frank Costello, la police infiltre son gang avec « un bleu » issu des bas quartiers, Billy Costigan.

Tandis que Billy s'efforce de gagner la confiance du malfrat vieillissant, Colin Sullivan entre dans la police au sein de l'Unité des enquêtes spéciales, chargée d'éliminer Costello. Agent double, Colin informe Costello des opérations qui se trament contre lui.

Risquant à tout moment d'être démasqués, Billy et Colin sont contraints de mener une double vie qui leur fait perdre leurs repères et leur identité.

Traquenards et contre-offensives s'enchaînent jusqu'au jour où chaque camp se rend compte qu'il héberge une taupe. Une course contre la montre s'engage avec un seul objectif : découvrir l'identité de l'autre sous peine d'y laisser sa peau.