沿江城市云港，一个神秘的杀手将一个女孩残忍的杀害。一年后，去港市武警支队协助深圳警方调查一个文物走私案，在一次行动中扑了空，队长袁可为觉得此案另有蹊跷。市局宣传处警员周马为调动到刑警队的事找到袁可为，却得知其女友刑警队重案队警员冯薇已经很多天没有上班了，周马找到冯薇，得知她想要辞职去上海做生意。周马正式调到刑警队任职，被派遣到刑警犯罪心理学研究室，一心想搞刑侦的周马百般不快，但随即他得知犯罪心理学研究室的刘宝生在参与一个敲诈案的侦破，一名敲诈犯在对本市最大的宠物食品公司“优宠”实施敲诈，周马也参与了此案的调查。周马在宿舍苦等冯薇一夜，却得到冯薇辞职要与他分手随朋友去上海做生意的消息，内心痛苦的周马强颜欢笑。与此同时，一年前的那个神秘杀手又出现了。市刑警队得到消息，点兵山发现一具女尸。
袁可为率领众警察来到点兵山现场，市局刑事科学技术研究所的法医叶小晶由于局里的挑选任务晚到现场，袁可为提出批评，优宠敲诈犯进一步作案，刘宝生运用犯罪心理学给敲诈犯作了一个特征描述。周马想参加点兵山案件的侦破，被袁可为训斥，周马满腹牢骚，被刘宝生和小晶开导。原来在一年前有一个叫闻玉明的女孩追求过袁可为，但是这个女孩离奇失踪，现在点兵山发现的五具女性尸骨，所以袁可为心情复杂。周马去找冯薇，想最后挽救他们的感情，冯薇对这份感情虽然眷顾，但还是留下周马独自离去。点兵山发现的女尸身份已确定，是一名在校学生，叫刘贝贝。袁可为领导刑警队各部门全力侦破，他派周马陪同叶小晶去点兵山现场做勘察，周马反感。优宠敲诈犯再次作案，刘宝生仔细分析罪犯的作案过程，然后带领周马赴长途汽车站抓捕犯罪嫌疑人。
刘宝生与周马抓获的敲诈嫌疑人是一个长途客车司机，人赃俱获，但这个老司机抿不交待犯罪事实，无法结案。刘宝生从犯罪心理学的角度向周马讲解破案思路，令周马百般敬佩。对点兵山死者刘贝贝的调查也有进展，一个叫郭平的人在刘贝贝死前曾经和她通过电话，还有一个电话也来自公用电话，通话人有待进一步查找。刘宝生和周马聊天的时候说到叶小晶，周马对小晶有了初步的了解。优宠敲诈嫌疑人还是守口如瓶，刘宝生提议找他在社科院的导师，犯罪心理学专家陈俊威与嫌疑人进行一次谈话。叶小晶从五具尸骨中找到一颗牙齿的线索，袁可为将这条线索交给周马查，周马虽然不满意，但还是从这颗牙齿的线索确定了点兵山案的另一个死者——李婷的身份。冯薇与一神秘男人约会巧遇周马，斗殴之后，周马黯然离去。刘宝生在案情分析会上作了陈述，他的推断得到了叶小晶在法医学上的证实。会后，袁可为向叶小晶解释自己一年以前没有和闻玉明谈过恋爱，言语中流露出他对叶小晶的爱慕，但是叶小晶态度冷淡。陈俊威应刘宝生的请求，准备与敲诈嫌疑人谈话，二人来到敲诈嫌疑人的家，得知敲诈嫌疑人与他的妻子的感情始于他们的幼儿园时期。
陈俊威与敲诈嫌疑人的谈话开始了，他从敲诈嫌疑人夫妇的浓厚感情为切入点，动之以情，晓之以理，敲诈嫌疑人最后对他的敲诈行为供认不讳，周马对陈俊威大为崇敬。他与叶小晶谈到陈俊威时，叶小晶却突然沉默了。周马离开后，叶小晶以假身份预约陈俊威进行心理咨询，刘宝生欲撮合周马与叶小晶，周马不屑。周马参与了与深圳警方联合抓捕走私嫌疑人的行动，他乔装等待嫌疑人的出现，不料嫌疑人竟然是冯薇。慌乱之际，周马出现严重失误以至于任务打乱，深圳警方的方队长暴跳如雷。同到刑警队后，袁可为怒斥周马被叶小晶听见，叶小晶内求刘宝生为周马解围，刘宝生告诉周马自己以前的痛苦经历，激励周马走出低谷，继续工作。周马查找李婷的线索，同进，与刘贝贝联系过的郭平也被传讯，虽然他的口供没有什么破绽，但是袁可为多年的经验告诉他此人可疑。周马思念冯薇，叶小晶夜访周马，告诉他可以帮忙打听冯薇的消息，周马送叶小晶回家，小晶讲述了自己自卑自闭的原因——她的父亲是一个中学老师，被诬陷非礼过她的女学生，周马极力安慰，叶小晶找了陈俊威做心理咨询，吐露了她对周马的好感。通过对郭平的血液检查，法医确认刘贝贝死前不久与郭平发生过性关系。
在审讯中，郭平承认刘贝贝是一名高级应招女郎，同时，调查的结果显示郭平仅仅是与刘贝贝发生过性关系，并没有杀死她。刘宝生告诉周马叶小晶期望被关怀，周马不解。在刘宝生的指导下周马查到死者李婷生前也是暗做色情生意，刘宝生就点兵山案向陈俊威请教，陈俊威断定这是一起典型的心理犯罪。从叶小晶新发现的线索入手，袁可为等人又确定了一具尸骨的身份――教师陈淮。这条线索由周马跟进，刘宝生到叶小晶对周马的好感，鼓励周叶相恋。袁可为和叶小晶谈到一年前闻玉明的失踪，袁可为暗示自己的爱慕之心，叶小晶却婉言拒绝。袁可为找到周马倾诉，周马表示一定会帮助他接近叶小晶。市局局长许中岳来到看守所秘密接见冯薇，原来冯薇辞职是要去执行一个特殊的卧底任务，许中岳指示冯薇打入一个叫苏安惠的女人为首的走私集团内部，冯薇受命。周马有意无意的在叶小晶面前夸袁可为，叶小晶不悦。
周马向叶小晶解释撮合她与袁可为是出于好意，叶小晶无意间想起了复查点兵山现场时候的一条线索。周马跟进此线索，证实了死者陈淮生前也是从事色情行当。按照许中岳的计划，走私集团头目苏安惠因为偷漏税被关押，与冯薇在同一间牢房。病人石隐到陈俊威的心理诊室做咨询，陈俊威为他的病情着急，但石隐始终胡言乱语，陈俊威也无能为力。周马出色的完成了对死者李婷的调查，得到陈俊威的首肯，然而刘宝生所做的点兵山案件凶犯特征的描述，却与陈俊威的意见不尽相同，周马对刘宝生详细分析案情，最后得出结论：凶手选择受过高等教育的堕落女性行凶，点兵山案件的侦破向前进了一步。周马乘胜追击，独自驱车前往点兵山，他将车停在山下，徒步来到掩埋尸体的地方，静静地体会凶手作案时的心理，下山后周马竟发现他的汽车后备箱里有一具全裸的女尸。
周马作为嫌疑人被看管，袁可为给周马送宵夜，看见叶小晶正在与周马谈心，袁可为无奈的离去。袁可为领导刑警队积极侦破，叶小晶对尸体进行了仔细检查，刘宝生分析凶手的心理动机，经过一个不眠夜之后，终于洗脱了周马的嫌疑，案情分析会上周马陈述了自己的观点，得出凶手心理升级，挑战司法的结论，这与会前袁可为刘宝生的推断一致，死者的身份也确定了——林小芬，一个受过高等教育的堕落女性。凶手也被确认为与点兵山案件为同一凶手——一个变态的连环杀手。罪犯的猖獗给市局刑侦队带来巨大的压力，与此同时，看守所内的冯薇正想方设法接近苏安惠。石隐到陈俊威处复诊，陈俊威的结论是石隐记忆力很好，但是精神上还是存在问题。刘宝生找到陈俊威谈论案情，陈俊威表示会尽全力协助此案的侦破。在高层领导列席的案情分析会上，刘宝生语出惊人，把点兵山案件和十年前的两上未破的悬案联系在一起。
刘宝生将点兵山和十年前的两上未破的悬案联系在一起，断定凶手是同一个人，并给凶手作了详细的特征描述。苏安惠的律师来探视，原来苏安惠是跨国贩毒集团头目鹰哥的情妇，苏安惠想早一点离开看守所，并让律师打探王红蕾（冯薇）的底细。叶小晶向周马表白爱意，周马碍于袁可为的存在而婉言拒绝，为了避免二人的关系变复杂，周马鼓励袁可为大胆的追求叶小晶，而袁可为顾及到叶小晶与常人不一样的性格，始终无法直接表白爱意。法医专家协助调查点兵山案件，根据专家找到的新线索，周马等人又确定了一具尸骨的身份――方芳。不料方芳身份确让让叶小晶十分伤心，原业方芳就是八年前诬告叶小晶父亲的那个女学生。方芳的死意味着这桩冤案很难再平反。陈俊威意识到石隐的病情有所加剧，就找到石隐的弟弟石显，石显根本不想管，陈俊威怒斥石显。周马开始着手调查方芳生前的事情，他找到了方芳的好友，也是叶父亲当年的学生——卢蓓，但是这个卢蓓却拒绝合作。冯薇想尽办法，终于得到了苏安惠的初步信任。
冯薇巧妙的摆脱了另一个女犯人的纠缠，最终获得了苏安惠的信任，得到了走私集团内部的资料，本应可以离开任务的冯薇向许中岳请示继续任务，以获取苏安惠背后的贩毒集团的资料。周马证实了卢蓓当年也做过色情生意，方芳的死和卢蓓有直接的关系。许中岳看出叶小晶和周马越走越近，为了避免冯薇完成任务回来之后形成的三角恋爱的关系，许中岳开始阻止周马和叶小晶恋爱。周马说服卢蓓澄清当年叶父亲被诬陷的事实，被此事困扰了九年的叶小晶终于抛开了心中一个包袱，扑进周马的怀中痛哭不止，而这一幕恰巧被袁可为看到，袁可为找到周马表示他已经放弃追求叶小晶，而此时周马也左右为难，周袁二人的关系变得微妙。
袁可为率领刑警队搜集各方面的线索，寻找凶手作案的线路。周马和刘宝生研究凶手的犯罪心理，一步步接近凶手。冯薇已经获得苏安惠的信任，苏安惠离开看守所的时候表示会帮助冯薇脱身，条件是出来之后要帮她做事。为了确认尸骨身份，周马前往闻玉明的哥哥闻玉光家寻找DNA检材，但是一无所获。陈俊威对石隐的治疗没有间断，但是石隐的病情不见好转。叶小晶意识到周马和袁可为之间的关系有所转变，虽然二人努力要从容面对，但三人在一起的时候难免会尴尬。叶小晶只能明确的向袁可为表示她更喜欢周马。叶小晶和周马在餐厅邂逅陈俊威，周马才知道叶小晶是在陈俊威的诊所里做的心理咨询。陈俊威也知道了叶小晶的真实身份。周马和刘宝生前往南京闻玉明老家寻找DNA检材，闻玉明相册里一张照片引起了刘宝生的注意。
