丁箭(王挺 饰)在侦查过程中锁定了犯罪嫌疑人欧阳彤的行踪，随即展开跟踪行动。当欧阳彤进入一家练歌房后，丁箭紧随其后进入该场所。不料现场突发意外，一名女服务员在混乱中倒在了丁箭怀中并当场死亡。由于此事涉及警务人员，丁箭被上级决定暂时停职接受调查。面对组织的审查和突如其来的变故，丁箭的情绪陷入了低谷。
与此同时，杨震(丁志诚 饰)带领的侦查小组在河边发现了一具女性遗体。经法医初步检验，死者死亡时间已超过半年。现场勘查人员在遗留的凶器表面提取到了一枚清晰的手印。季洁(王茜 饰)奉命前往死者家中走访，通过与死者父母的交谈，了解到一个名叫庄涛的男子曾与死者存在关联。季洁随即展开对庄涛的调查，并找到了其女友。据女友透露，二人原计划近期移民加拿大。季洁要求女友协助联系庄涛。
在调查过程中，田蕊(孙菲菲 饰)以合理借口进入洗手间，成功从庄涛使用的梳子上提取到一根头发样本。季洁与同事将采集到的庄涛指纹及头发样本送往技术部门检验。检验结果出人意料：庄涛的指纹与凶器上的凶手指纹并不匹配，但头发DNA检测却显示与凶手遗留的生物检材完全一致。
另一方面，欧阳彤遇害的案件有了新进展。常保乐通过走访一名嫖客获得线索，指向歌厅老板马荣存在重大嫌疑。侦查人员立即对马荣进行审讯，马荣供认杀害欧阳彤的真凶实为唐昆。
与此同时，死者父母在整理遗物时发现了庄涛的照片。季洁对比照片后意识到，此前接触的所谓“庄涛”实为冒名顶替者。该男子真实姓名为李良，而真正的庄涛至今下落不明。经过系列缜密推理与证据核查，案件全貌逐渐清晰：最初庄涛犯下杀人罪行，其后本人又被李良谋害并冒用身份。
随着杀人案真相水落石出，丁箭所涉事件的调查也同步完成。经核实，女服务员之死与丁箭的职务行为无关，其嫌疑得以彻底澄清，停职处分随之解除。