失踪多年的沈海洋已经找到，但是结果出乎所有人意料，本以为他应该会是海舟案的幕后凶手，可是最终竟藏尸于河道，等到警方发现时，已然成为白骨。经过法医鉴定，确认沈海洋遇害年龄为三十五岁左右，死亡时间推测在十五至二十年之间，身上多处击伤，却不致命，遂无法判断真正死因。
如今证据链完整，海舟案马上要移交，高鹏命令冷小兵终结此案，但是冷小兵依然不肯放弃，带着刘宇和陈涵前往县殡仪馆，亲自检查沈海洋的尸骨。尸骨上没有线索，很快从沈海洋的随身物品里，找到了一张300路车票，以及现场遗留的注射器针管，检验其含有麻醉药和肌松剂的成分。
如此看来，凶手杀害沈海洋的手法与海舟案如出一辙，而沈雨寻找多年的父亲，或许正是凶手本人，他这些年单线联系沈雨，利用某种手段操纵对方。正因沈雨寻父心切，才会逐渐迷失判断，最终杀人嫁祸何伟光，以此为“父亲”脱罪，同样也是受害者。
冷小兵感慨造化弄人，事后向高鹏汇报情况，且在他的批准下，正式将两起案件并案调查。夏木得知沈海洋遇害的消息，一时之间难以接受现实，他所追查的方向全都出错，也就意味着凶手还在逍遥法外。
沈雨回到医院上班，忽然收到一条匿名短信，立马察觉到自己正时刻被人监控，下意识地跑了出去，可惜周围一切如常。此时沈雨接到陌生电话，试探性地喊了声爸，怎料对方果然回应，声称很快就能见面。
再次来到案发河道，冷小兵仔细搜查后，料定这里并非第一现场，而是凶手抛尸此处，紧接又乘坐300路公交车逃走。种种迹象表明沈海洋与凶手同乘一辆公交车，为何向来杀害女性的凶手，会无缘无故对男人下手，这其中必定有特殊原因。
为能找出关键所在，冷小兵在颅骨复原结果出来之后，派人去通知沈雨来警队认领。从一开始的手足无措，到后来撕心裂肺地痛哭，沈雨不得不相信父亲遇害的事实，然而在面对冷小兵询问时，刻意隐瞒自己这些年跟“沈海洋”的联系。
警方在公用电话提取到残缺指纹，基本肯定当年打电话报警之人便是沈海洋，以至于大家误以为沈海洋是杀人凶手，成为一连串错误的起点。夏木专程等在沈雨家楼下，非常理解她此刻的感受，为之前的事情道歉，也希望她能说出实情，奈何遭到拒绝。
尽管夏木没能说服沈雨，但他认真分析了后，认为宁丽之死存在诸多疑点，没有足够证据指控沈雨，至于沈雨为何要保持沉默，或许是想亲自找到凶手替沈海洋报仇。冷小兵通过老关得知曾有几起案件都与沈雨有关联，其中包括沈雨的闺蜜周小云。
当年二人关系甚好，从小到大的玩伴，同样报考医学院，甚至应聘市医院精神科。由于精神科的招聘名额只有一个，她俩进入最后名单进行选定，怎料周小云和男友的私密照被人发到网上，闹得沸沸扬扬，令她不得已选择退学，反倒是沈雨轻而易举地进入医院工作。
冷小兵和陈涵来到周小云家了解情况，结果发现周小云完全精神失常，对于沈雨的名字格外敏感，会表现出极其强烈的情绪波动。根据周妈妈的讲述，沈雨为人心思细腻，待人处事方面堪称完美，女儿周小云和她关系亲密无间，可自从发生那件事情，整个人性情大变。
陈涵实在是想不通，倘若凶手杀害了沈海洋，为何还要处处保护沈雨，为她消除所有障碍。冷小兵以泥巴人作比喻，认为凶手一直隐藏在沈雨身后，实际上是要通过这些伤害的方式，逐渐塑造和改变沈雨的思想，无论遇到任何事情都用极端手段解决。
老顾在何伟光家里搜出许多照片，判断出凶手精通摄影，还要具备冲洗照片的条件，恰巧何伟光都不具备这两点。冷小兵检查照片厚度不一，着重排查1991年到2000年，300路公交车沿线的照相馆。
与此同时，夏木分析老师生前应该去过照相馆，于是翻箱倒柜寻找遗物，果然从里面找到一张“红光照相馆”的收据。通过收据地址，夏木找到照相馆主谭劲松的住处，奈何此人早在去年病逝，只有儿子小谭打理着杂货铺子。
起初小谭对夏木态度很差，可当发现对方是警察，立马转为笑脸，领他前往停业许多年的老照相馆。岂料刚到门口，竟遇到冷小兵和派出所民警，夏木见状躲了起来，小谭只好先带他们进去。
冷小兵向小谭描述身高一米八，性格孤僻的嫌疑人，由于时间太过久远，小谭是在记不起来，隐约记得老爹照过许多相片，后期都没人来取。一堆老旧相片之中，冷小兵发现里面集齐所有海舟案死者，立马意识到凶手极有可能在这里工作过。
小谭跟着警方回去协助调查，躲在旁边的夏木将收据交给冷小兵，事后便去了图书馆，恰巧和沈雨相遇。沈雨跟黄院长打了招呼，在图书馆里查找父亲捐赠的书籍，很快从借书卡上注意到胡山泉的名字，不由回想起父亲对此人很忌讳，叮嘱她以后不许再提。
反观夏木跟了沈雨一整天，表示两人都有相同的经历，都体验过亲人遇害的痛苦，就连追查凶手都一致，应该通力合作。然而沈雨并未有所回应，夏木知道她是想独自找凶手报仇，劝说她千万别做傻事。
而在另一边，小谭仔细回忆着照相馆比较可疑的人，忽然想到了一位胡姓小子，当时他还是个孤儿，平常住在照相馆后面的杂物间，直到有一年老爹见对方很可怜，便把他喊来家里吃年夜饭。尽管照相机已有延时拍照的功能，可是那人坚持要给大家拍照，冷小兵根据小谭的描述，仿佛看到凶手就在自己面前。
沈雨猜测此事与胡山泉有很大关联，而她也主动联系了张叔和张姨见面，两人都是安定医院的老职工，所以向他们打听此人的情况。通过了解，沈雨得知胡山泉曾是沈海洋最好的朋友，也是医院里的病人，因为摄影技术极佳，深受大家欢迎，也为全体职工拍了那张大合影。
当年安定医院要拍合影，年幼可爱的沈雨深受大家喜欢，同样也吸引了胡山泉，完全对她爱不释手。可当沈海洋过来抱走沈雨，胡山泉的表情发生微妙变化，既有失落又带着不甘，且在大家的催促下，极不情愿地走到照相机后面。
这天早上，沈雨突然来到警队，向高鹏和冷小兵申请人身保护，如实交代了她所了解的情况。胡海泉是个孤儿，经常受人欺辱孤立，后来在十六岁住进安定医院，一住便是五年。而在此期间，沈海洋边给胡山泉治病，边教他读书识字。
过不了多久，胡山泉懂得如何打针注射，平日在医院帮工，可到了沈雨出生之后，沈海洋一反常态地赶走胡山泉，据说是防止他给女儿造成伤害。直到十七年前，胡山泉以沈海洋的名义给沈雨写信。
自从沈雨工作之后，每年都会收到匿名礼物，实则是从受害者家里拿走的纪念品，而她也主动向警方提供日记本，里面详细记录了胡山泉杀人的过程，包括榕城家园的案子。随着笔迹鉴定出来，胡山泉与凶手字迹吻合，证实为同一人。
在高鹏的安排下，冷小兵负责此次抓捕行动，考虑到车祸还未出鉴定结果，沈雨仍有作案嫌疑，除了保护她的安全之外，还要避免她和胡山泉近距离接触。与此同时，胡山泉为见沈雨，专门精心打扮一番，难掩喜悦。
约定见面当天，沈雨接受警方搜查，确保无任何异样才能出门，冷小兵也事先做好万全的部署，跟踪她到城南百货批发市场。原本沈雨在等待胡山泉的出现，岂料她突然掉头跑进一家货店。
冷小兵见状立即追去阻止，派人先带沈雨离开，他则留下来向老板打听胡山泉。殊不知，胡山泉早已抵达市场门口，只不过他去花店买花的身影落入沈雨视线，这才引起现场骚乱，变相提醒他离开。
回到警队后，冷小兵愤怒质问沈雨明知胡山泉工作的地方，为何还要隐瞒重要线索。沈雨故作无辜，表示自己前些日来市场寻找沈海洋，根本不知道胡山泉的模样会有多大变化。通过货店老板的讲述，冷小兵发现胡山泉冒用沈海洋身份多年，因为没有银行卡收工资，每次都要求老板给他现金。
夏木疑似出现在市场附近，等到冷小兵追去，早已消失不见，恰巧听到花店员工议论有个老头神经兮兮，买了花也不带走，居然还将箱子遗落在店里。冷小兵调取花店监控，确定老头正是胡山泉，至于箱子里则有个相册，全是他与沈雨的合影P图。
由于线索再次中断，冷小兵决定从周边小区走访，根据胡山泉的经济状况以及面包车轮胎上的泥土，很快找到他的隐秘住所。冷小兵等人全副武装破门而入，奈何房间里根本没人，四处贴满标签，另外一间屋子全是沈雨的照片。
陈涵检查了胡山泉的相机，发现冷小兵和夏木也被他偷拍过，况且沈雨的反侦察意识极强，居然都未曾有所察觉，实在是令人感到毛骨悚然。小刘找到了宁丽的钱包，遇害那天刚好是她的生日，冷小兵为此懊恼自责，一切都源于他十七年没有勇气开枪。
如今沈雨的嫌疑排除，她离开警局往家走，忽然接到夏木打来的关心电话。经历了这些事情，沈雨对夏木的认知发生改变，表示今天在百货城看到他，心里觉得挺踏实，好像没有那么孤单。