自幼年起，楚楚(苏晓彤 饰)便对玉面判官怀有深切敬仰，并立下志向要成为出色的仵作。为此，她独自前往长安，参与三法司举办的仵作选拔考试。应试过程中，她几乎误将安郡王萧瑾瑜(王子奇 饰)当作考核题目，所幸萧瑾瑜并未追究这一失误，反而给予她继续展示才能的机会。楚楚没有辜负这份期待，成功通过考核，得以进入三法司任职。在此机构中，她结识了景翊(杨廷东 饰)与冷月(赵尧珂 饰)，众人通力协作，接连侦破数起重大案件，楚楚亦因表现卓越获得御赐“小仵作”的荣誉称号。此后，楚楚与萧瑾瑜结为连理，成为共同查案、并肩前行的伴侣。岁月流转，转眼已过去三年时光。
正值陛下寿辰庆典前夕，都城即将解除宵禁。两名守卫执行巡逻任务时，宫中却发生异常事件。宫女们在操持事务时，听闻闹鬼的传言，纷纷感到惊慌失措。寿昌节临近，楚楚与萧瑾瑜均需出席宫廷宴会。萧瑾瑜亲自为楚楚整理仪容，楚楚信心十足地表示，自己已向冷月认真学习宫规礼仪，必定不会令王爷与三法司蒙羞。萧瑾瑜体恤楚楚的紧张，建议她可以不必赴宴，但楚楚坚持前往，认为这是成婚多年首次参与如此场合，绝不能有失体面。冷月前来送达礼服，楚楚随口询问吴江的去向。萧瑾瑜观察细致，依据王府马车在西市受阻、冷月衣襟沾染的金粉以及鞋底附着的青苔，推断出吴江身在西市。冷月不禁暗自钦佩他们敏锐的推理能力。
宫廷之内，大臣们闲谈之际，言辞中流露出对萧瑾瑜的诸多不满，认为三法司职权范围过于宽泛，景翊在一旁清晰听闻这些议论。楚楚注视着自己的仵作服饰，心中思量这也属于官服范畴，他人既能穿戴官服出席，自己为何不可。冷月察觉她的思绪，鼓励她终有一日能够打破世俗偏见，光明正大地身着仵作服参与宴饮。楚楚受到激励，决意要在今日让众人知晓，安郡王妃的能力丝毫不逊于他人。萧瑾瑜进入宫苑后，众多外国使者相继上前致意，但他始终秉持公正原则执行公务，未给予对方任何可乘之机。南赵使者借机出言讥讽，萧瑾瑜不为所动，顺势提及边境相关事务。原来，南赵方面曾有人以重利引诱本国百姓，如今该人员下落不明，萧瑾瑜要求南赵必须将人寻回方可结案，无论生死均需见到确凿结果。使者正欲回应之际，陛下驾临，众人急忙行礼恭迎。
此次宴席采用男女分席制，楚楚前往拜见主管宫廷事务的慧妃娘娘。起身之时，她随身携带的刀具不慎滑落，京兆尹府夫人立即出声指责，楚楚连忙解释这仅是验尸所用工具，慧妃娘娘出面调停，平息了这场争执。传膳过程中，池水内突然跃出一颗头颅，致使一名宫女受惊跌落水中。头颅弹跳至岸上，冷月反应迅捷将其擒获。楚楚进行仔细检验，发现这属于一名成年男性，根据牙齿磨损程度判断年龄约为三十岁，且存在一颗牙齿缺失的情况。头颅之所以能够跳动，是因有小型动物钻入内部，其中果然藏有一只蛤蟆。慧妃娘娘认为此事属于宫内事务，应依照宫规处置，指令楚楚将头颅移交宫正。楚楚却指出，此人落水时间已达半年之久，凶手极有可能潜伏于宫廷内部。京兆尹府夫人再次提出责难，慧妃娘娘的贴身宫女石青企图抢夺头颅，但被冷月轻松制服。
陛下闻讯赶来询问事态，冷月如实禀报经过。慧妃娘娘声称三法司无权处理宫廷内部事务，此案应交由自己负责。萧瑾瑜则陈述，当日正值宫宴佳期，不宜将事件扩大化，若陛下予以信任，自己愿意接手调查此案。楚楚身为陛下亲赐的仵作，慧妃娘娘既与陛下同心，理应信任楚楚的能力。慧妃娘娘无可奈何，只得应允这一安排。陛下将慧妃娘娘唤至一旁，责备她在关键时刻缺乏明断，慧妃娘娘连忙认错。楚楚推测尸体其余部分的骨骼应当仍在池中，并指出此人生前应有牙痛疾患，饮食存在诸多禁忌，身边亲近之人理应知晓这些情况。萧瑾瑜请兄长萧瑾璃协助打捞工作，安排景翊于次日询问侍卫与太监，楚楚和冷月则负责询问宫女相关事宜。楚河前来探望楚楚，几乎被误认为刺客。他将楚楚留在家中的物品带来，楚楚满怀欣喜地向萧瑾瑜介绍。萧瑾瑜感慨，幸好楚楚当初未曾放弃仵作职业，否则若无女性仵作参与，自己亦无法介入此案调查。他们都察觉到慧妃娘娘及其相关人员举止存在异常，冷月更感觉慧妃娘娘似乎对楚楚怀有某种畏惧。
次日，众人未能寻获尸骨踪迹。萧瑾瑜推测，尸骨可能被鱼类啃食后推移至其他位置，白天应无异常迹象，夜间虽有巡逻人员，但路线较为固定。他找到一处假山区域，该地点存在侍卫视线盲区。楚楚在此处发现南瓜秧苗，推测可能是种子被携带至此，因环境阴暗潮湿得以萌芽，只是生长状态欠佳。冷月在另一侧则发现存在磨损痕迹。这些细微线索逐渐拼凑，为案件调查提供了新的方向。楚楚进一步检视周边土壤成分，发现与头颅附着物存在相似性，表明尸体可能曾在此处停留。萧瑾瑜指示扩大搜索范围，重点检查假山缝隙及水池连通区域。景翊询问侍卫得知，半年前曾有夜间值班人员报告异常声响，但当时未发现具体问题。宫女们则反映，曾听闻池边有怪异动静，但因害怕闹鬼传言未敢深入探查。
冷月对比磨损痕迹与宫中运输车辆的轮距，发现部分吻合迹象。楚楚重新检验头颅，在耳后发现细微划痕，疑似被利器所伤。萧瑾瑜调取半年前宫廷人员记录，发现一名负责园艺的太监同期失踪，但当时被报因病出宫休养。慧妃娘娘宫中一名老宫女在询问时神色慌张，经再三询问，终于透露曾见失踪太监与石青有过秘密接触。石青被单独询问时起初矢口否认，但在证据面前逐渐难以自圆其说。陛下得知进展后，下令彻底调查慧妃娘娘宫中所有人员。最终在假山深处隐蔽洞穴内发现其余尸骨，经楚楚检验确认与头颅属于同一人，死因为脑后重击。石青最终供认，因该太监偶然发现她与宫外人员私传物品，恐事情败露遂下杀手，将尸体肢解后抛入池中，未料头颅因动物钻入而浮出。
案件告破后，陛下对三法司办案效率表示赞许，特别表彰楚楚不畏偏见、恪尽职守的专业精神。慧妃娘娘因管理宫务失察被责令反省，石青依法受到严惩。萧瑾瑜在朝会上重申三法司职权范围乃依法设立，旨在维护司法公正，获得多数大臣认同。楚楚经此一事，更加坚定从事仵作职业的决心，冷月亦鼓励她继续精进技艺。楚河见证妹妹的成长深感欣慰，萧瑾瑜则对楚楚说，她的存在不仅为案件侦破提供关键助力，更逐渐改变着人们对女性从事刑狱工作的传统观念。宫中闹鬼传言随之平息，众人方知所谓灵异事件实为凶案所致。此案成为三法司又一典型例证，彰显了细致勘查与逻辑推理在断案中的重要性，也为楚楚日后处理更多复杂案件积累了宝贵经验。