10월 28일 새벽, 판문점 공동경비구역에서 총격사건이 벌어진다. 진상 규명을 위해 중립국 감독위원회 소속의 한국계 스위스인 소피 장 소령(이영애)이 파견된다. 양측의 진술서 내용은 상이하고, 현장에서 북한군 2명을 사살한 남한군 이수혁 병장(이병헌)과 가까스로 살아남은 북한군 오경필 중사(송강호)는 장 소령과 대화하기를 피한다. 장 소령은 남한군 남성식 일병(김태우)이 현장에 함께 있었음을 알게 되지만, 수사의 압박에 남 일병은 건물 밖으로 투신한다. 2월 어느 날, 훈련 중 군사분계선을 넘고 대열에서 낙오된 이 병장은 지뢰를 밟고, 북한군 중사 오경필과 전사 정우진(신하균)의 도움으로 목숨을 건진다. 이 일로 가까워진 그들은 이따금씩 북한 초소에서 만나 어울린다. 어느덧 남 일병까지 함께하고, 넷은 수시로 모여 즐거운 시간을 보낸다. 사건 당일, 삼엄해지는 군사 분위기 탓에 마지막 만남을 한 그들은 서로의 주소를 나누고 기념사진을 찍는다. 장 소령은 인민군 출신의 딸이라는 이유로 수사에서 제외된다. 넷의 관계가 돈독했으며 사건 당일 다른 북한군에게 현장을 들키고 당황한 남성식이 그 북한군과 정우진을 죽였다는 사실을 알게 된 장 소령은 진실을 덮기로 한다. 치료를 위해 용산으로 후송되는 길, 이수혁은 장 소령에게서 정우진이 자신의 총에 죽었다는 사실을 듣고, 총을 입에 물고 방아쇠를 당긴다.