内蒙古草原深处，一位白发苍苍的老奶奶深信自己死去的孙子转世成了一匹小马，踏上了孤独的寻马之路。

本片主要讲述武周时期，生活在洛阳洛河水两端，不同阶层的两个少女意外被卷入悬案之中，拥有不同身份的她们同心协力揭穿反派阴谋的故事。故事中的两个主人公分别是金吾卫队长的女儿赵青青，以及混迹于城市底层的女孩小骗子，原本过着截然不同生活的两个人，在遭遇洛阳城内一连串匪夷所思的离奇案件后，组成了临时搭档，她们历经重重考验，仍然以无畏之心在乱世中坚守着正义。

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在阿富汗执行任务的美国空军飞行员科特史蒂文斯上尉（杰克·吉伦哈尔 Jake Gyllenhaal 饰）突然惊醒，发现自己在一辆高速行驶的列车上，而他的身边坐着一个素不相识的女子克里斯蒂安（米歇尔·莫娜汉 Michelle Monaghan 饰）正在与自己讲话。科尔不知自己为什么会在这辆车上，而且他发现自己居然是以另一个人的身份存在，正当他迷惑不解的时候，列车上忽然发生爆炸……科特又一次惊醒，发现自己身处一个密闭的太空仓里，有一位女军官古德温（维拉·法米加 Vera Farmiga 饰）正在通过视频和自己对话，并要求自己报告列车上发生的事情。一头雾水的科特还没搞明白是怎么回事时，他又一次被送上那辆列车。这次之后，科特终于明白自己在执行一件任务，负责调查芝加哥火车爆炸案找到恐怖份子并查出他的下一个目标。科特被一次又一次的送上那辆高速列车，每次只有八分钟的时间调查，调查过程中，科特发现自己已在一周前去世，原来他正在参与是一项“脑波源代码”的秘密任务，这项任务通过已经死亡的科特尚未完全死亡的脑细胞影像来还原事件，调查事情的真相。最终，科特顺利完成了任务，但是他却决定再一次返回列车，拯救列车上那些无辜的生命……