《厨子戏子痞子》的故事发生在民国三十一年，华北正被“虎烈拉”肆虐。北平城遭日军封锁，城外瘟疫蔓延，城内又陷入饥荒。一个饿得走投无路的流氓（黄渤 饰）蹲在胡同里抢劫大户，阴差阳错之下，竟将两名日本人劫进了一家日本料理店。
这家店里只有中国店主夫妇和一名驻店唱戏的戏子。厨子（刘烨 饰）胆小怕事，妻子（梁静 饰）身有残疾且智力存在障碍；戏子（张涵予 饰）则言行颠倒、神神叨叨。面对突然被带来的两个日本人，三人一时不知该如何处置。为了迫使彼此听从自己的安排，流氓亮出手枪，厨子拔出菜刀，戏子更是掏出一枚手榴弹，局面顿时陷入僵持。
与此同时，料理店外的日军和城中伪军正展开地毯式搜查。随着事态不断升级，意外接连发生，荒诞闹剧一幕接一幕。三人疯疯癫癫的狂欢背后，一场以“曲线救国”为名的愚人谍战，也就此拉开序幕。
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