Infiltrados está ambientada en el sur de Boston, donde la policía estatal está en guerra con el crimen organizado. Billy Costigan (Leonardo DiCaprio) es un joven policía encubierto al que se le asigna infiltrarse en la mafia dirigida por el jefe criminal Costello (Jack Nicholson). Mientras Billy rápidamente se está ganando la confianza de Costello, Colin Sullivan (Matt Damon), un joven y duro criminal que se ha infiltrado en el departamento de policía como informante de Costello, está alcanzando una posición de poder en la Unidad de Investigación Especial. Cada hombre es consumido profundamente por su doble vida, reuniendo información sobre los planes y las medidas en contra de las operaciones que han penetrado. Pero cuando los mafiosos y la policía se dan cuenta de que tienen un espía entre ellos, de pronto Billy y Collin corren el peligro de ser capturados y expuestos al enemigo. Cada uno debe apurarse en descubrir la identidad del otro, a tiempo para salvarse.