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비무장지대 수색 중 지뢰를 밟아 대열에서 낙오된 이수혁 병장(이병헌)은 북한군 중사 오경필(송강호)과 전사 정우진(신하균)의 도움으로 다행히 목숨을 건진다. 이를 계기로 그들은 친해졌고 이수혁 병장은 군사분계선을 넘어 그들을 만나러 간다.

그러던 어느날 그들이 만나는 장면을 북한군에게 들키고 친형제처럼 친하게 지내던 그들은 서로 총부리를 겨눈다. 그리고 판문점 공동경비구역 내 북한 초소에서 총성이 울린다. 북한 초소병 정우진이 죽고, 그 옆에 중년의 북한 중사 오경필도 총에 맞아 쓰러져 있다.

군사분계선 한가운데서 이 살인사건의 용의자인 이수혁 병장이 총상을 입은 채 발견된다. 사건의 진상을 밝히기 위해 중립국 감독위원회 소속의 한국계 스위스인 소피 장 소령(이영애)이 파견된다. 그녀는 진실을 밝히기 위해 그들을 만나는데...