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系列电影《机械师》第一部中，假装死亡的顶级杀手亚瑟（杰森·斯坦森饰）金盆洗手，过着普通人平静的生活。在一桩看似意外的事件中，亚瑟的红颜知己梅（杨紫琼饰）请求亚瑟解救屡屡遭人毒打的神秘女子吉娜（杰西卡·阿尔芭饰），哪料，向来对爱情有免疫的亚瑟，竟与吉娜坠入了爱河，然而他平静的生活也因此被打破。
五年远离是非的生活风平浪静，亚瑟以为自己已经和过去的杀手生涯告别，然而宿命难敌，竟然有人暗中盯上了他，亚瑟的身世之谜也浮出水面。原来，他年幼时和一群孩子被军火商抓去，训练他们玩枪、杀人，难以忍受的亚瑟从军火商手中逃脱，而他的一位小伙伴长大后却成了军火商的接班人，也是影片中的最大反派。
这位反派找到了亚瑟，并绑架了他的挚爱吉娜，要挟他去刺杀三个世界上头号危险人物。为了他和他的爱人能够逃脱，亚瑟被迫再度从事刺客工作，他必须在有限的时间内完成一系列不可能的刺杀任务。
亚瑟深知反派的残暴，最终一定不会放过自己，在成功暗杀了两个目标之后，亚瑟和第三个目标——另一支规模庞大的军火商头目亚当斯（汤米·李·琼斯饰）结成同盟，一同对付他们共同的对手。那么，亚瑟最终能否和吉娜一起逃脱，平静的生活能否再继续……