千禧年的海舟市，正逢春红柳绿。随着假期临至，夏木回到寄住家里，百无聊赖地打开动画片，耳朵却习惯性地留意着身后的动静。老师夏金兰谈了恋爱，已然进展到谈婚论嫁，可她顾及夏木的想法，迟迟未做决定。
此时客厅里的夏木心不在焉，双眼就像扫描仪般，由近及远地看向夏金兰，视线落在她紧攥的钻戒盒子。从出生到现在，夏木在这栋老楼生活七个年头，熟悉这里的一切，也熟悉老师需要爱情，应该拥有属于自己的家庭，而他的存在，便像是一层气膜，始终横亘在两人之间。
谈话终止后，夏木立刻收回视线和思绪，且在夏金兰的唠叨下，赌气调换电视频道，一则尾随入室杀人案件映入眼帘，并未引起他们的注意。电话铃声响起，夏金兰接听时明显带着情绪，只言片语间，不难透露对方是个男人，还是个站在楼下公共电话旁边的男人，一身深色工装，戴着口罩，看不清长相。
趁着夏金兰外出买鱼之时，夏木匆忙跑到阳台处观察，确定她进入菜市场，这才返回房间拿走钻戒，独自跑到废弃阁楼发呆。夏金兰早已习惯夏木的孤僻性子，也没有太在意，正当她拿出钥匙开门，岂料那个穿着深色工装的男人走进楼道，同样面戴口罩，唯独白色手套格外干净。
男人猝不及防地转身，迅速将针管插进夏金兰的脖子，塑料袋应声落地，一条青色鲤鱼从编织袋蹦了出来，大口地呼吸着空气。反观屋内，夏金兰失去生命特征，露出诡异微笑，尸体正被男人拖到客厅中央，长方形钟表摆在旁边，一阵急促又很规律的滴答声，时至正午四十分。
数个小时之前，冷小兵怀揣热血来到警局，如今作为重案组新人的他，已在后勤干满整整一年。当初师父陈大明答应会让冷小兵碰大案，为了庆祝这个激动人心的日子，冷小兵一时心血来潮，竟让法医老顾给自己拍张照片，结果引起大家的围观哄笑。
陈大明信守承诺，拿出一份尘封十年的旧案，也是海舟市近年最大的连环杀人案件，所有遇害者皆为年轻的单身女性，死状神情愉悦，现场也没有发现任何可疑指纹以及毛发等线索。根据陈大明的讲述，前两起案件间隔时间长达三到四年，可是第三起和第四起之间却只相隔一天。因为时间上没有规律可循，唯一相同之处，便是凶手先用麻醉剂和肌松药控制住受害人，然后以割腕的残忍方式将其杀害。
当天西郊突发碎尸案，本来冷小兵想跟师兄高鹏出警，奈何遭到拒绝，反被对方奚落。李岚为了安慰冷小兵，于是将自己崇拜的偶像狄仁杰卡图送给他，当作是护身符。一通神秘的报警电话打来，声称红光路印刷厂小区发生命案，除此以外，报警人不再透露任何信息，也没有告知具体楼栋门牌号，所以冷小兵和李岚只能分头寻找。
此刻凶手正对夏金兰的尸体拍照，纵然听到警车声，依旧是不慌不忙地收拾着现场。冷小兵一路追查到夏金兰家，由于太过紧张的缘故，面对凶手迟迟没有开枪，反倒被对方用刀捅伤，花盆砸晕。夏木躲在阁楼内，透过门缝目睹全程，包括凶手在逃跑时遇见李岚，两人扭打在一起，很快以李岚惨死落幕。
接到报警后，陈大明和高鹏火速赶来，推测报案电话是凶手有意而为，并且在公用电话和张贴的通告上，找到一枚相同指纹，再加上电话亭老板的描述，基本可以确定凶手身高大约在一米八左右，右手有明显烫疤。
在医院养伤的冷小兵陷入痛苦自责，凭着记忆画出金色长方形的老式闹钟，分析凶手每次杀人都会将闹钟放在死者面前，目的是让死者亲眼看着自己的生命流逝，属于极其变态的犯罪心理。而在另一边，夏木沉默不言地盯着冷小兵，目光透着恨意，这让冷小兵格外觉得不适。
刑警队走访附近居民，向大家描述凶手特征时，恰巧被来取照片的女学生沈雨听到，不由愣在原地，主动索要一张有关于凶手的通告。经过法医鉴定和比对，现场除了李岚和夏金兰的血样，再无其他线索，凶手一如既往地干净利落，不留痕迹。
当天晚上，冯小兵来到医院探望夏木，依旧无法弥补对于他的伤害。年幼的夏木，尚且知道警察出于防卫应该击毙凶手，反问冯小兵为何放走坏人。之后面对上级调查，冯小兵解释自己来不及反应，刻意隐瞒了重要细节。
一场突如其来的命案，不仅牵扯出长达十年的连环凶手，甚至导致李岚的牺牲。夏父出面将夏木接走，陈大明也引咎辞去重案队队长一职，临走前叮嘱冯小兵无论遇到多大的麻烦，都要追查下去，永不放弃。
肩负着师父的重托，冯小兵真正意识到自己的职责，那张贴在小区公告栏上的通告，日复一日，经风吹雨打，随着时间泛黄。转眼十七年过去，已是二零一七年初秋，冷小兵成为重案组队长，而长大成人的夏木也来到警局门口。
二零一六年三月，师父陈大明患病去世，冷小兵因为一起案件而迟到，等他抵达陵园时，师娘已在其他警员的搀扶下离开。如今上级向市局下达明确指令，决定将海舟案移交回省厅调查，但是在冷小兵看来，时隔二十七年的迷雾尚未拨开，只要一日未见光明，他便多一日负罪感，永远追查下去。
可惜到现在为止，海舟案依旧是个深不见底的窟窿，吞噬着每个人的希望，还会让人对这种不可预知的黑暗感到迷茫且恐慌。陈大明临终之前尚有遗憾，后悔不该将冷小兵牵扯进来，于是便将冷小兵托付给高鹏，希望他能尽快帮助师弟走出阴影。
原本高鹏认为冷小兵不再接触海舟案，一切交给时间便可，直到夏木的出现，宛如一颗石子抛向大海，便不再是风平浪静。夏木以优秀成绩从警校毕业，深受省厅刑侦周处长的赏识，按理说应该会有更好选择，可他偏要申请调到市局重案组。
因为夏木的坚持，引起了高鹏的怀疑，正要去找冷小兵商量，怎料冷小兵接到报警，急急忙忙打断高鹏要说的话，顺便带上夏木前往案发现场。死者马煜在当地仪表厂工作，人际关系较为简单，经常会去森林公园爬山。
根据警方初步推断，马煜死于机械性窒息，颈部勒痕明显，生前遭人电击，时间大概是在昨天夜里。现场仅有两处脚印，除了死者以外，另外一处脚印为三十九码，说明凶手极有可能是女性。
起初冷小兵认定为情杀所致，怎料夏木却对此案有不同看法，凭靠马煜死状分析凶手作案心理，更多偏向于仇杀的可能性，甚至想通过这种方式让死者为某件事情道歉，在实施之前就精心部署。
夏木思维缜密，推理得头头是道，很快赢得冷小兵的好感，邀请他上车一起回警队。然而在半路得知夏木的身份，冷小兵大为诧异，急忙跑去质问高鹏，赌气辞去队长。高鹏同样感到恼火，忍不住将他训斥一番，倘若夏木当真是带着仇恨回来调查海舟案，更应该将对方留在重案组，以便于监视。
警方传唤死者妻子来做笔录，夏木趁机与小男孩聊天，通过他得知马煜生前有个很大的登山包。可在案发现场，警方并未找到此包，反倒是马太太神色举止反常，引起冷小兵的怀疑。待家属离开后，夏木跟着冷小兵来到验尸房，看着法医解剖尸体的画面，忽然感觉不适，眼前浮现出夏金兰惨死的片段，甚至出现幻觉，靠着服用药物才逐渐平复。
到了下班之后，冷小兵以顺道为由，开车送夏木回家，发现他竟住在印刷厂家属院，心里有些不是滋味。夏木改变主意，提出要去老厂区看看，此时的老厂区早已荒废，象征着十七年光阴如梭，物是人非。尽管过去那么久，夏木依然想不通冷小兵为何迟迟未对凶手开枪，如果开了枪，或许夏金兰不会死，正因当时没开枪，他才好奇夏金兰死得是否痛苦。
当天晚上，冷小兵给高鹏打电话汇报进展，表示夏木暂且看似没有任何问题，仅问了一个令他良心备受谴责的问题。冷小兵向夏木隐瞒了夏金兰的真正死因，他知道夏金兰并非当场毙命，而是饱受割腕放血的痛苦煎熬，在长达十几分钟里，眼睁睁感受着死亡的滋味。
而在另一边，高鹏坐在办公室里沉思，反复回想着师父的临终嘱托，正陷入两难迟疑，忽然接到秦局的电话，得知省厅针对于命案必破的纲领，准备重启积案展开调查，给所有老百姓和死者家属一个满意的答复。
趁着这次机会，高鹏主动申请成立专案组。与此同时，冷小兵像是下定决心般，拾起斧头砸开书房的门锁，书房里全是他近些年所收集的各种线索。反观夏木独自回到家中，白板上一张地图，几位受害者名字，不约而同地引导着三个人作出选择，仿佛一股无形的力量，默默洞察着他们的灵魂和思想。
案情进展陷入僵局，正当大家对此一筹莫展之时，夏木通过案发现场的小码运动鞋足迹，判断除了死者以外，还有另外两人的存在，只因其中一人的左脚发力明显。因为夏木的观点，众人重新将目光投射到白板上，看着他用马克笔专心致志地做着标注，同时附带讲述。
结果正像夏木所推测，警方在现场附近发现大量白骨。挖掘工作一直持续到深夜，简单清理掉骨头泥土，并且依次排开，基本可以证实马煜本人喜欢残忍虐待动物，每周来森林公园并非是为爬山，而是抛尸。
如此看来，也就能解释马煜遇害时，被凶手摆成跪姿的原因，其实是让他为这些动物赎罪。冷小兵和夏木来到马煜家里，终在电脑里找到多达上百部的录制视频，大部分都是有主人的宠物猫狗。尽管马太太作为知情人，可是碍于马煜的威胁暴力，迟迟不敢向警方告发。
回到警队后，冷小兵让夏木去趟档案室，调取近五年来关于动物失踪的案子，猜测凶手或许就是宠物猫狗的主人。夏木在翻查案件卷宗时，忽然遇到来拿卷宗的警员，通过攀谈得知海舟案将要重启。
而在另一边，马煜电脑硬盘送到技术科检测，发现有黑客入侵痕迹，根据木马程序向外界曝光视频，也就意味着凶手是两人作案，其中一人精通黑客技术。冷小兵看到海舟案的卷宗被警员成批运走，询问才知高鹏叮嘱过其他部门，不许让重案队参与其中。
夏木在档案室找到一份三年前的旧案子，起因是车主撞死宠物狗，与狗主人肖华军产生纠纷，没过多久，汽车无故自燃引起警方注意。可最大的奇怪之处，便是汽车自毁期间，肖华军的心理医生沈雨为他提供不在场证明，所以这件事情也就不了了之。
冷小兵觉得可疑，于是带着夏木去找肖华军，偏巧他外出寻狗数日未归，仅有肖母独自在家。趁着冷小兵与肖母闲谈时，夏木借着方便为由来到卫生间，从下水道、房间等各个地方发现了泥土草根以及心理疾病的药品。
肖母嘴里骂骂咧咧，似乎对儿子肖华军颇有埋怨，可是她越表现激动，越能说明心里有鬼。意识到自己拙劣演技已被冷小兵识破，肖母瞬间有所收敛，主动讲起丈夫跳楼身亡，导致儿子大受刺激，精神逐渐出现问题。
由于肖母联系不上肖华军，眼下唯一跟他有过接触的人，便只剩下主治医生沈雨。夏木跟着冷小兵来到医院精神科室，对于这种环境显然并不陌生，尽管医院和私立机构稍有差别，但是主要服务对象都是心理健康缺失。
今天预约看诊的患者很少，反倒是保安突然增多，尽可能地驱散围观群众，直至发疯自杀的病人从诊室出来，在家属搀扶下缓缓离去。病人手臂鲜血明显，引起夏目强烈的不适，极力控制自己，这一细微举动落入沈雨眼中，不动声色地投来打量目光。
当沈雨得知二人来意后，立马将他们请进办公室，全程大方自然且冷静，周围布置较为简单，柜子上的书籍则比较丰富，概括了心理、法律、医学乃至犯罪现场勘查。根据沈雨所说，她在大学时期主修法医，后来觉得行业不太适合女孩，索性转为心理专业。
在询问有关于肖华军的情况，沈雨表达得很简单，仅是三年前接待过对方，有过几次治疗，也就没再继续联系。夏木探究地看着沈雨，也能感受到她平静面容的背后，有一股巨大力量在涌动，让人觉得深不可测。
冷小兵试探沈雨，故意询问她是否送给肖华军一只狗。此话一出，沈雨略微愣住，很快又恢复淡然，这一细节引起夏木的注意。刘宇调查了沈雨的资料，发现她从小与父亲相依为命，直到上初中时，沈父和人私奔离开海舟市，丢下女儿不管不顾。当时沈雨曾去城关派出所报案，可惜至今都未找到沈父。
没过多久，警方通过现有证据，证实肖华军近期去过医院，于是立即传唤沈雨到警局接受调查。冷小兵当场播放马煜虐待宠物狗的视频，仔细观察着沈雨的表情变化，根据他多年审讯经验，很轻易分辨出沈雨所表现的诧异，其实是扁平空洞，因为真正的惊讶往往都会伴随着不解和疑惑。
待沈雨离开警局后，冷小兵安排刘宇先去医院调取监控，接下来二十四小时都要盯着她的一举一动。沈雨具有极强的反侦察能力，不仅发现夏木等人在楼下蹲守，甚至通过朋友查到夏木疑似患有创伤后应激障碍症。
此时肖华军主动给沈雨发来求救微信，沈雨拨通了语音电话，确认对方藏匿地点，便往背包里塞进一双球鞋和白手套，假装出门倒垃圾。原本夏木在车里准备服药，忽然看到沈雨出现，急忙下车尾随其后，尚未留意到药瓶掉落。起初沈雨去了趟超市，紧接又来到菜市场，转身进入悬挂死猪尸体的地方，眨眼间消失不见，反观夏木受不了眼前的视觉冲击，再也承受不住崩溃，瘫倒在地。