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凛冬，一精神病女子拦车报案，称丈夫杀人，刑警沈栋梁吴红兵由此揭开系列碎尸案真相。然而风浪未平，储蓄所抢劫杀人案，少女失踪案，流窜抢车案接连发生，沈栋梁与吴红兵追凶之际，竟牵出改变二人命运的人性悲剧。
凛冬，一精神病女子拦车报案，称丈夫杀人，刑警沈栋梁吴红兵由此揭开系列碎尸案真相。然而风浪未平，储蓄所抢劫杀人案，少女失踪案，流窜抢车案接连发生，沈栋梁与吴红兵追凶之际，竟牵出改变二人命运的人性悲剧。
沈栋梁与吴红兵二人不约而同都怀疑蔡保军夫妇似有疑点，经查明，蔡保军曾因侵犯于霜入狱，但刑满释放后，于霜却因下岗生活所迫，嫁给了靠养猪起家的蔡保军。沈栋梁初来队里报到，支队长林海霞任命其为副队长，本想参与调查蔡保军的沈队却被吴红兵拒绝，派他去查一起女子失踪案，沈栋梁也立下36小时找到人的承诺。经多方调查，沈栋梁发现失踪者王丽芬在银河夜总会工作，而她最后接触的常客，正是时常来此独自跳舞的蔡保军。
沈栋梁与吴红兵找到蔡保军，并对其展开询问，而蔡保军声称自己仅与王丽芬一面之交，并不知其下落，二人因无证据只得放人。但实际上，蔡保军已杀害王丽芬并毁尸灭迹。警方搜查王丽芬住处，发现有男性用品，怀疑其有男友，但身份成谜。二人通过王丽芬的电话本联系其亲友，得知其发小陈晶于昨夜乘车前来投奔王丽芬，吴红兵认为陈晶极有可能握有王丽芬失踪的线索，命沈栋梁立刻带丁文超前往车站寻人，但此时，陈晶已经被蔡保军骗走。
蔡保军将前来投奔王丽芬的陈晶，从车站诱骗至一处冷库，以铁锤将其击晕。而发现蔡保军也在车站出现过的沈栋梁也带队前往蔡保军的养猪场进行搜查，却未能发现陈晶的下落，沈栋梁向患病的于霜出示多张涉案人员照片，于霜当场情绪崩溃，眼看沈栋梁仍要追问于霜，蔡保军当即翻脸，并被限制离境。沈栋梁推断多名女性已遇害并被分尸喂猪，吴红兵派丁文超送检猪粪，并安排刘建刚盯梢蔡保军，却发现他深夜独自去夜总会跳舞，行为反常。
几年前，蔡保军与于霜新婚之夜，于霜拒绝与其有夫妻之实，加之于霜与钱浩外遇被蔡保军发现，致使其内心日渐扭曲，于是蔡保军找到钱浩妻子徐娟说理，导致徐娟一怒之下将钱浩杀害，并在杀夫后找于霜拼命，意外身亡，蔡保军帮于霜处理尸体，致使于霜精神失常。很快，警方从猪粪中找到一截带粉色指甲油的手指，与王丽芬特征吻合，林海霞下令抓捕。蔡保军准备处理陈晶时，遭其反抗，刺伤蔡保军后逃出，正好撞上盯梢的刘建刚。
警方突袭养猪场，却发现蔡保军和于霜已不知所踪，现场发现的四组鞋印，也确认其有同伙。警方通过比对脚印锁定了于霜的弟弟于寒。沈栋梁前往于寒处，以重重证据反复施压，最终突破于寒心理防线。原来1995年徐娟死后，蔡保军为保护于霜分尸，于寒协助隐瞒。于寒交代，蔡保军为不再受妻子冷眼，故意让于霜保持疯癫，并以于寒与王丽芬的私情胁迫他亲手杀人。于寒被捕，蔡保军带于霜潜逃，警方设卡拦截。
蔡保军走投无路，决定一死了之，便带着于霜逃至废弃厂区天台，用红布条绑住二人手腕欲跳楼殉情。吴红兵当即带队合围，并与沈栋梁默契配合，以假孕检报告分散注意，给沈栋梁创造机会，成功制服蔡保军，救下于霜，至此，横跨三年的连环案告破，徐娟悬案水落石出。林海霞表扬二人，欲解二人心结，但沈栋梁与吴红兵仍因旧怨心存芥蒂。原来，八年前吴红兵外甥被绑架，委托沈栋梁营救，却因暴露而导致绑匪撕票，二人至此再无联系。
沈栋梁多年来从未放弃调查吴红兵外甥的下落，并掌握嫌犯颈部纹“忍”字、以及患糖尿病两大特征。次日，张振山团伙抢劫平安储蓄所，用炸弹炸开柜台，持枪打伤保安，挟持副行长前往金库，后驾车逃离。警方赶到现场，经勘察得知绑匪竟然知道装有金库钥匙的保险柜密码，失联的行长魏新明遭警方怀疑为内应，然而，在案发同时，张振山的弟弟张振海在矿山之上，用手雷炸死了说出密码的行长魏新明。而此时矿山上，也发现了魏新明的残肢。
张振山回到窝点“福缘殡葬”，其情妇李媛媛发现仅抢得少量现金，与张振山发生争执，原来，同伙猴子开锁时，竟不慎将钥匙拧断在锁芯之中，众人痛骂猴子，张振山更是用菜刀割下了猴子的耳朵，以作惩罚。此时，警方前往矿山勘察魏新明死亡现场，发现现场有土制猎枪弹壳，与储蓄所一致，当即两案并查，吴红兵前去提审因枪贩子的于老四，而沈栋梁则从车辙入手排查，于此同时，张振山团伙已经在谋划下一次犯罪。
于老四交代曾将土枪卖给一女子，吴红兵当即绘出画像。沈栋梁排查车辙，修配厂称一女子开绿吉普、运骨灰盒类物品，沈栋梁推测其可能从事殡葬行业。警方召开案情会，通过吴红兵和沈栋梁提供的线索，辖区民警认出该女子为福缘殡葬店主李媛媛。警方突袭店铺，李媛媛已逃，但现场发现胰岛素空瓶，沈栋梁当即怀疑此案匪首或许正是八年前吴红兵外甥绑架案的绑匪。而此时，张振山团伙抢下了一辆出租车，准备再度前往金陵百货，抢劫黄金。
张振山团伙抢车后，闯入金陵百货金店进行抢劫，正在附近的沈栋梁带丁文超赶赴现场，与劫匪展开枪战。沈栋梁与张振山近身肉搏之时，清晰看到他颈部的“忍”字纹身，确认其正是追查多年的绑架案嫌犯，但张振山身手了得，竟然逃脱，幸而丁文超追击时，击伤张振海，猴子抛弃同伙逃跑，张振海被抓获，然而张振山竟驾车折返，开枪打死了自己的亲弟弟后逃窜。沈栋梁与吴红兵汇合，结合胰岛素、纹身等线索，终于确认头目就是张振山。
林海霞下令对张振山团伙进行全城搜捕，很快将猴子抓获。经突审后，猴子交代团伙成员约定在边南市汇合，并通过其供述，警方成功抓获了除张振山和李媛媛外的其他团伙成员。而后，沈栋梁、吴红兵带队赴边南抓捕张振山与李媛媛。此时，张振山藏身运煤车内逃至边南，伪装成煤厂工人。沈栋梁安排猴子假意联系李媛媛打探汇合点，并成功引出李媛媛，但张振山识破猴子已落网，指令她速来接走自己，为钓出张振山，警方对李媛媛展开了跟踪。
警方尾随李媛媛来到一处地形复杂的家属院，并分组对其跟踪，而张振山警惕性极高，让她反复绕路，成功摆脱追踪。此时，张振山为了变装逃跑，在旅店内反手制服一仙人跳团伙，并成功带走其衣物换装，前去与李媛媛汇合。而沈栋梁也伪装邮递员锁定张振山，正面扑倒与其缠斗，最终张振山与李媛媛被包围，张振山举枪自杀因卡壳失败，被吴红兵制服，二人落网。警方连夜押解突审，张振山气焰嚣张，交代多起抢劫、杀人旧案。
沈栋梁和吴红兵就1990年孙家豪绑架案对张振山展开审讯，张振山供述当年本想前往交易，赚取赎金，但因孙家豪声称自己两个舅舅都是警察而决定撕票，并指使同伙徐本强对孙家豪进行杀害灭口。吴红兵情绪失控，林海霞叫停审讯。沈栋梁在吴红兵家楼下安抚其情绪，竟偶遇了八年未见的吴红兵姐姐——吴红玫。吴红玫坦言从未怪沈栋梁，解开沈栋梁心结，而吴红兵忍痛告知姐姐孙家豪已遇害，吴红玫虽早已做好心理准备，却难掩悲痛，几度崩溃。
半月后，沈栋梁、丁文超张贴徐本强通缉令，偶遇丁文超初恋许琳琳，此时她即将与翟涛结婚，令丁文超不甚唏嘘。然而当晚，翟涛以见父母为由骗出许琳琳，并将其卖给了一个卖淫团伙，而这一团伙的头目，正是徐本强。警方因调查徐本强的行踪找到翟涛住处，丁文超当即认出他是许琳琳未婚夫。经连夜审讯，翟涛终于交代自己因欠赌债将许琳琳卖给徐本强的事实，并同意配合警方对徐本强进行诱捕。
翟涛通过电话诱骗徐本强见面，徐本强当场识破圈套。吴红兵经过调查，发现徐本强车辆套牌逃往涌州，沈栋梁当即带丁文超前往，但当地警力紧张无法支援，于是，二人通过在宾馆发现的涉黄小卡片，伪装客人联系按摩女，试图打入犯罪网络。按摩女萌萌上门后，当即被沈栋梁和丁文超控制，最终同意通过自己熟识的嫖宿人员，协助二人寻找徐本强行踪。而此时，许琳琳已经被徐本强带进窝点，并以重刑逼她签下了卖身合同。
京北富商秦大志向徐本强索要女子嫖宿，并点名要新货，徐本强思索再三，还是将许琳琳送至秦大志的私人会所，不料许琳琳奋力反抗，并用酒瓶砸伤了秦大志。而此时，按摩女萌萌想起秦大志深谙灰色产业，便带沈栋梁、丁文超前往其会所，而当沈栋梁和丁文超赶到会所之时，许琳琳已被徐本强带走，沈栋梁和丁文超控制秦大志，对其展开审讯，秦大志面对照片承认徐本强身份。而此时，许琳琳于魔窟之中，再度惨遭酷刑。
沈栋梁让秦大志再次索要许琳琳进行服务，徐本强约定次日上门，并让年龄最小的佳怡同去，以作赔偿。许琳琳与佳怡被关之时，向同样被困此处的孙小琴索要刀具。吴红兵也带支援赶到涌州，配合沈栋梁部署抓捕，只待徐本强入瓮。然而途中，许琳琳谎称生理期，趁徐本强打电话、司机买烟时，用刀刺伤看守，带佳怡跳车逃进六厂家属院。徐本强疯狂追击，许琳琳为保护佳怡藏身，自己却被抓回窝点。而警方也根据线索，火速赶往六厂家属院。
徐本强将许琳琳绑回车内，继续搜寻，并在电话亭成功抓住正在报警的佳怡。幸而丁文超与二人迎面相遇，佳怡当即呼救，徐本强见势不妙踹倒佳怡后驾车逃窜，丁文超记下车牌，全城广播找车。佳怡得救后回忆囚禁地点特征，警方很快锁定其窝点为一家倒闭的私人医院。沈栋梁，吴红兵带队突袭，成功抓获徐本强情妇林芳，及多名被拐女子，但却未发现徐本强与许琳琳。此时，群众目击徐本强车辆驶向小岭子，警方立即追捕。
徐本强将重伤同伙的拖至树林掩埋，又将许琳琳推入土坑，用塑料袋套头后填土活埋。警方合围树林，对徐本强展开围捕，徐本强弃车逃亡，被吴红兵开枪击伤其小腿，徐本强持刀反扑被制服。沈栋梁与丁文超找到被活埋的许琳琳，奋力挖出，紧急送医，许琳琳脱险后得知是丁文超守护。对徐本强的审讯中，沈栋梁拿出孙家豪照片，命其交代八年前绑架案。吴红兵接到姐姐电话仍执念寻子，而沈栋梁则突然带来消息：孙家豪可能还活着。
