晨光自河南延伸至山东，在一处历史悠久的村庄内，一位白发苍苍的长者提供了一条信息：他们这一族在迁移历程中曾分批更改姓氏，部分改为白姓，部分改为毕姓，其中姓毕的分支又有一脉迁往别处。当曙光询问他们具体迁往何地时，他的心跳骤然加速：他听到了自己所在城市的名称。曙光迅速返回。他将全市所有毕姓人员逐一排查，最终从中找到一位名为毕四新的人。记录显示，1996年，毕四新曾在许志逸(马晓伟 饰)居住的宿舍担任电工，但在案件发生前一年便已离职，如今经营着一家小型超市维持生计。某日，这位性情敦厚的小超市店主毕四新被社区工作人员请去，理由是接到周边居民投诉，指称其超市门前随意堆放货物，妨碍通行。社区主任态度和缓，为他斟了一杯茶，并提醒今后注意。毕四新连连应承。待毕四新离开后，曙光从内室走出，用一个塑料袋取走了那只纸杯。曙光携带此纸杯当夜奔赴公安部。次日深夜，葛大杰(李幼斌 饰)家中的电话响起。一直处于焦灼等待中的葛大杰未等铃声第二次响起便接起电话，听筒里传来曙光因激动而微微发颤的声音，告知他所有比对均吻合，DNA与残留在门把手上的指纹一致，此案系毕四新所为。葛大杰完全怔住。当曙光出现在毕四新面前，向其出示逮捕证时，毕四新反常地咧开嘴笑了笑，表示自己终于等到了这一天。曙光及其同事最终确认了犯罪嫌疑人毕四新的身份，毕四新供述了杀害柳莎莎的犯罪经过。真凶落网，葛大杰陷入深切的自我谴责，懊悔当年未能采纳邹雄(张丰毅 饰)的劝诫。曙光指出，这亦是因当年采纳了陈谦和关于DNA的片面解释，加之关键指纹被隐匿所造成的。葛大杰对此难以接受，坚持认为责任与过错均在于自身。与此同时，陈谦和做出了投案自首的决定。
整个追索过程始于细微的姓氏流变线索。在山东那个古老村落，家族迁徙与改姓的历史脉络被缓缓揭开，一支改姓毕的族人再度分流，其去向恰好指向曙光所在的城市。这一发现促使他立即折返，展开系统性筛查。在众多毕姓居民中，毕四新的档案浮现出来，其1996年在案发宿舍担任电工的经历，以及案发前一年离职的时间点，构成了初步的关联。为了获取比对样本而不打草惊蛇，警方设计了一场看似寻常的社区调解。毕四新被请至社区办公室，面对关于超市门前堆物的投诉，他表现出配合与顺从。社区主任递上的那杯茶，成了关键物证的载体。曙光在毕四新离去后谨慎地收存了纸杯，并连夜送至公安部进行检验。DNA与指纹的鉴定结果在深夜传来，为这起尘封已久的案件带来了确凿的科学证据。面对逮捕，毕四新那抹近乎释然的怪异笑容，仿佛暗示了长年的心理重负。他的供述最终拼齐了犯罪图景。真相大白之际，葛大杰的内心被强烈的负罪感占据，他反复追忆邹雄当年的忠告，痛感自身失察。曙光试图从技术层面归因，提及陈谦和当年对DNA证据的误导性解读以及指纹被隐瞒的关节，但葛大杰将所有这些环节的失误最终都归结于自己作为案件主要负责人的判断。这一系列事件也推动了陈谦和的最终抉择，他决定前往司法机关交代过往。案件的侦破虽告一段落，但其中涉及的职业反思、责任归属与历史纠葛，却引发了更为深长的思虑。