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因家逢变故而不得不中断学业的医学院学生顾初在经历了几年社会历练之后重返校园，想要完成学业和自己最初的梦想。毕业实习期间，她遇到了身为法医中心主检法医师的陆北辰，而陆北辰的另一个身份是顾初已逝男友陆北深的双胞胎哥哥。顾初带着复杂的情绪努力和陆北辰和平相处，而陆北辰却耿耿于怀于弟弟的死对顾初心怀偏见。两人在一起侦破一个又一个案件的同时逐渐放下心结，就在两人以为可以重新开始的时候，兄弟亲情和两个家庭的矛盾却横亘在两人面前。最终，正义战胜邪恶，爱感化一切，真相让凶手无处遁形，两个人的爱情也修成正果。
一个月黑风高夜，一名陌生男子潜入一个女人房中将女子谋杀，后把凶器及其他衣物抛弃荒野进行焚烧，后又把尸体弃之荒野伪装成上吊自杀。次日，出事地点被警察发现后便封锁现场进行勘察，同时平海市法医中心的法医陆北辰也来到现，而另一位平海大学医学院研究生顾初作为陆北辰的实习助手也来此，一起搜寻有用的犯罪证据。平海市刑警大队队长罗池与陆北辰在一旁了解死者的具体信息，发现受害人居然是著名的大提琴家萧雪，且碰巧跟顾初是同一所大学。现场勘察人员推算死者萧雪年龄25岁左右，且死者的死亡时间在昨晚十一点到凌晨两点，后萧雪的尸体被送往法医中心进行解剖鉴定，死者颈部有伤，陆北辰推测凶器应该是被一条很细的绳索，且先被勒死后被伪装成自杀，随后陆北辰又吩咐顾初把他们获得的样本送去安安那里化验，安安是平海市法医中心法医，是一位认真负责的女法医，她一边忙于手中的事情，知道顾初是陆北辰的助手后又忍不住吐槽陆北辰是个工作狂。陆北辰深夜还在忙于尸检，顾初也只得跟随前后忙碌，陆北辰约出警察罗池告知他确定死者为他杀，并且凶器为大提琴弦。顾初回到家后，脑海中回想起悲伤的过往，原来顾初以前的男友是陆北深，正是陆北辰的亲弟弟，可是陆北深五年前就去世了。五年前，顾初打电话给陆北深，告知她与乔云霄要订婚的消息，而此时正在开车的陆北深因为得知这一消息无法接受，一时分心而操作失误，致使车子翻入悬崖而由此断送生命。罗池开始着手萧雪生前的行事轨迹，便找到萧雪身边的各种关键人物进行询问，发现萧雪生前跟一名平海艺术学院三年级学生顾思发生冲突，顾思是顾初的妹妹，后被警察带去询问，顾思解释自己是想要萧雪签名而被拒后便由于一时生气而乱骂了萧雪几句而与她发生口角，最后顾思还是被怀疑与案件有关联，警方通知顾初这件事情，顾初得知后便赶紧去找询问情况，警方连同顾初一起审问。陆北辰检测死者面部的咬伤为猴子所伤，受害者的琴弦凶器可能是被山中猴子带走的，陆北辰随后便把自己发现的这一案件新进展告知给罗池，罗池派人在山中四处搜寻，最终凶器被找到，顾初得知后便前往提取物证，随后顾初便得知乔云霄与人打架一事，顾初不得已前往保释乔云霄，却不想在保释途中却丢失了刚刚拿到的重要物证，顾初焦急万分，陆北辰打电话询问物证却不想得知顾初丢失物证，陆北辰便赶紧前往丢失地寻找，幸好最后物证失而复得，但是顾初还是遭到陆北辰的责骂。
陆北辰因为顾初犯错便质疑其能力问题，便当众提出要把她赶出法医中心，顾初百般认错还是无济于事，后顾初依旧不屈不挠甚至冒雨上门向北辰求情，北辰还是无动于衷，最后顾初又跟去北辰的住处，后因为体力不支而晕倒，北辰只得把她带回家中照顾，等顾初醒来后，北辰便把自己的心里话告知给顾初，他对顾初本人并没有意见，只是他与已故的弟弟手足情深，一看到顾初便会怀念起已故弟弟，便直白告知不想再见顾初，而顾初也再次表示自己想当法医的决心是想完成自己与陆北深的约定。
警方觉得乔云霄疑点重重便又将其带回审问，乔云霄还是进行辩解，声称自己在与萧雪吃饭时，萧雪由于对乔云霄非常喜欢，便在酒后与他纠缠了一番，可是乔云霄却无意于萧雪便拒绝了她，随后便离开，乔云霄声称自己离开由于意识模糊，吃完饭出来后便在自己车上睡了起来，对那天晚上中间发生的事完全不记得，警方对他的说辞感到怀疑，并且那天萧雪与乔云霄的监控片段正好无故丢失，警方便怀疑乔云霄。
顾初上警局了解具体情况，罗池与陆北辰聊天，得知顾思汇不明巨款之事，罗池猜测可能顾思是帮刘继强顶罪。顾初亲自去找刘继强了解情况，刘继强表现得行为有点紧张，可是还是极力掩饰自己的心思，随后顾初便进入刘继强的家中在他家中四处打量，顾初坐下与刘继强聊天，并侧面试探他跟萧雪的关系，刘继强却加以掩饰，顾初还是对刘继强的说辞不信任，趁刘继强接电话时，便又四处寻找蛛丝马迹。
白东被送往医院去治疗，最后还是把自己吞下去的作案工具，一副黑色手套吐了出来，陆北辰赶紧拿着手套去做对比，发现手套提取到的黑色纤维跟死者身上的微量黑色纤维物质基本吻合，且黑色手套上有不同程度的磨损，类似金属划痕，手套上有微量的金属物质，跟凶器吻合，警察便立即逮捕了白东进行审问，而白东面对凿凿证据便再也没有掩饰，反而声称萧雪是杀人凶手，便指控她杀死了自己的弟弟。
罗池怀疑萧雪的大提琴是刘继强拿走了，便带人又继续找上刘继强，却发现刘继强早已离开本市，罗池便开始行动追随刘继强的行踪，刘继强拿着大提琴逃到了他处的别墅，并联系自己的乐器工作坊想要处理这把大提琴。顾思心地单纯，一直跟随着到刘继强的住处，而刘志强却又再次利用了顾思，把大提琴运走。事后罗池等人随后找上刘继强，刘继强却毫不避讳的承认自己收了那把大提琴，并谎称自己在中途丢失了，罗池等人在其住处进行搜寻，却毫无发现。
罗池等人根据线索找到了黄师傅，并把黄师傅带回警局询问情况，可是黄师傅却死活不肯开口，罗池便略施小计套出了黄师傅的话，黄师傅见事情无法隐瞒，便把事情全盘托出。罗池把获得的消息与陆北辰等人进行讨论，陆北辰推测黄师傅所说的琴上的血渍，应该是另有他人，因为萧雪是被琴弦勒死，不可能大量出血，要解开这未解之谜，并只有找到刘继强和那把大提琴，而目前唯一知道刘继强下落的就只有顾思。
罗池步步逼问刘继强，可是刘继强却还是满口谎言，闭口不说，因为唯一的证人萧雪死了，死无对证，警方没证据也拿他没办法，最后罗池只得带人在刘继强的住处和相关地进行尸体搜查，最后警方还是未寻找到白东弟弟姜丁的尸体，只找到一只死猫。陆北辰询问警方进展，得知案件还一无所获时，陆北辰和顾初突然想起之前看到刘继强，在他自家的一块草地用铲子翻土过。两人便想到了那块地肯定有问题，随后便带领众人前往现场，果然有所发现，最后刘继强面对凿凿证据，只好将所有的秘密全盘托出。
顾初为了感谢陆北辰对她实习期间的照顾，便亲自做饭给他吃作为报答，随后还贴心的为陆北辰庆祝生日，陆北辰许下生日愿望，希望能与顾初重新开始，一起放下过去，重新面对生活，随后陆北辰便情不自禁地捧起顾初的脸颊，可是顾初却闪躲开了，顾初还没将北深放下。半夜陆北辰突然做噩梦，梦见顾初出事而惊醒，醒来后便立马打电话给顾初，顾初接起电话后一脸茫然，陆北辰知道顾初安然无恙，才暂时安心下来。
罗池获得信息后带领众人在刘志勇的住处四处翻找，终于找到了那个恐怖娃娃，是仙剑里面的赵灵儿。顾初也收到了一模一样的娃娃，而乔云霄看到这个恐怖娃娃便想起了之前自己的助理范碧君，告知顾初这位助理之前就很喜欢扮演cosplay，并且非常喜欢仙剑里面的赵灵儿，但是这位范碧君早已得了突发性心脏病去世。而另一边，陆北辰正在进行尸检，发现死者手腕有勒痕，便怀疑生前被人捆绑而扔进温泉池中被烫死，且死者的眼球被戳伤，应该是在生前就被伤害，由此警方断定这是一起谋杀案。警方经过所获得的证据进行种种推测，便初步断定这是一场熟人作案，于是决定从认识的熟人开始。
顾初赴约前去聚餐，乔云霄也一同前往。几人晚饭后，乔云霄便送顾初回家，顾初却突然感觉背后发冷，在背后暗处似乎有什么东西在盯着自己，可是顾初并未多想，随后乔云霄一直跟着顾初回到家中。不一会儿，顾初家门口便出现一团黑影，之后火势便开始蔓延起来，两人瞬间被困于火海当中。正好这时陆北辰去找顾初，见此情况便想冲进火海救人，却发现顾出家门口，已被人锁上。
陆北辰还从尸体上发现少量烟灰，应该是凶手分解尸体的时候留下的，陆北辰经过化验测出该烟灰为哈瓦那雪茄的牌子便猜测其经济条件可能不错。乔云霄在公司坐不住便自一人出去，原来乔云霄去找庞城了，而这时顾初也来找庞城，这时两人见面，乔云霄便把自己所知道的一切事情告知给顾初，之前乔云霄见过庞城纠缠过沈碧君，并跟沈碧君借过10万块钱，由于沈碧君拿不出来，便求助乔云霄，乔云霄便亲自把这10万块钱借给沈碧君。
顾初来到警局接乔云霄，顾初想知道乔云霄是否有事情隐瞒她，可是乔云霄却不愿意说，乔云霄称也想跟她解释清楚，但是这件事情并不是对与错那么简单，他有些事情没说，是因为有他想保护的人，但是乔云霄表示自己绝对不会害人而顾初听后便再也没有追问，她还是选择相信乔云霄。罗池等人继续搜寻证据，并准备从杨可下手，罗池让手下萌萌一直跟踪杨可的手机定位，一旦情况有变便及时汇报给他，萌萌注意到杨可的手机定位发生变化。
顾初找到闺蜜笑笑，求她帮忙查北辰案子的一个关系人范碧君，笑笑欣然同意，随后便查到范碧君的死亡证明，上面发现范碧君的死因是突发心肌梗塞，笑笑和顾初都发现这死亡证明其中有蹊跷，随后便找到上面签的主治医生宋启航询问具体情况，宋启航却说这个签字并不是他签的，随后便与他的签名作对比。而宋启航也突然想起之前他这里来过一个实习生冯科，他很会模仿别人的签名，就是因为之前模仿护士长的签名给人批假，就被受到处分还没实习完就被开掉了。
北辰和顾初把云姨送回了她身上留下的地址，发现云姨住的是一个高档的小区，并听到照顾云姨的一个保姆跟乔总报平安，北辰和顾初回去便猜测有可能是乔云霄藏有什么秘密，因为谢家闰是直接受害者，有极大的嫌疑，但是谢家闰不可能独自一人杀害所有人，还有其中一位男帮凶，陆北辰等人便怀疑是乔云霄，可是顾初却不认可，并且觉得陆北辰对乔云霄有偏见。罗池等人前往谢家闰的医院，通过监控进行观察，得知谢家闰因为受到强烈的精神刺激而导致精神分裂症。
原来云姐正是云姨，乔父便讲述起当年发生的事情，当时谢家闰被强奸后精神不正常，而找到范碧君报复的她，谢家闰在情绪激动之下杀了范碧君，云姨看到后害怕不已便打电话给乔父，乔父看到后起初想要报警，云姨却一直恳求自己，最后乔父非常同情两人便还是没有报警，并为他们做了善后，给范碧君制作了一种假死亡证明。而乔父也不解为何谢家闰会失手杀人，最后在谢家润的房间，她找到了范碧君的手机，发现手机里有范碧君和潘辰的通话记录，里面还有谢家闰不雅的照片。
罗池不相信大安能独自一人完成所有的谋杀，并询问他是否有帮凶，大安否认。大安讲述起几年前与谢家闰相遇，当他第一次去乔家当司机时，他第一个见到的就是谢家闰，便慢慢对她产生爱意，但是他从没有告诉过谢家闰。大安也回忆起当初范碧君出世的那一天，大安也参与了尸体的善后，才由此得知谢家闰出事的事情。随后大安处理完尸体之后，大安又再次按照乔父的吩咐接送谢家闰去精神病院，随后每个月他都会抽时间去看望谢家闰，当他看到谢家闰的情况时，每次都恨不得将这些伤害谢家闰的人杀死。
谢家闰被抓到后坦白了一切自己所做的犯罪事实，自从谢家闰与乔云霄的交往受到阻碍后，谢家闰就被安排远离乔云霄的身边，而取而代之的则是范碧君，谢家闰非常讨厌和嫉妒范碧君，在一次范碧君和乔云霄在一起玩手机游戏，谢家闰看不过去，直接扇了范碧君一巴掌，范碧君由此怀恨在心，而叫人教训一下谢家闰，却想不到谢家闰由此被强奸。事后谢家闰看到范碧君的手机有她出事的照片，便得知范碧君所为而约出范碧君质问她，却想不到范碧君反而讽刺她一番，谢家闰抑制不住情绪激动拿刀捅了范碧君。
笑笑隔壁家的死者为女性赵童，其丈夫称一直在外面打麻将而未回家，所以对妻子死亡一事完全不知。而罗池获得现场的一些证据，便开始查看死者住楼的监控视频，以寻求找到些许线索，而陆北辰和顾初根据获得的证据与罗池等人一同探讨案件，陆北辰分析出死者胸口上的伤口并不是真正的伤，而死者的真正原因是颅脑损伤，此前应该被人殴打过，罗池猜测应该是遭受到了家暴，而最大的嫌疑人就是其丈夫，随后罗池便带人将其丈夫抓货，其丈夫也对事实供认不讳。
顾初正陪着笑笑在医院验伤时，陆北辰却告诉他们宋启航死亡的消息，顾初便和陆北辰赶紧去现场提取证据，陆北辰初步判断宋启航应该是溺死，但也不排除为他杀，可能是有人把宋启航从背后按在水缸里面溺死，事后罗池便怀疑笑笑有嫌疑，便赶紧带人去问话笑笑，罗池询问笑笑有没有在案发当天发现有可疑的人，笑笑表示自己没有发现，但是她提供了宋启航家中保姆的信息，警方便赶紧传唤了这位保姆，而警方也在宋启航家中发现4组指纹配对，其中三位都找到了，但是有一组指纹配对未发现，警方并发现这组指纹有可能是这位保姆。
