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1911年，辛亥革命前夕，位于天津郊外的一个偏远县城福元县宋府发生了一系列连环杀人案件，天津警务公所谭伯顿等人赶往福元县侦破此案，在拨开层层迷雾之后，谭伯顿发现了福元县隐藏着一个惊天秘密，于是，一场正义与罪恶的斗争在福元县拉开序幕。
酒过三巡，都统微醺，被扶于偏房小憩。突然，一声枪响划破夜空，刺客翻过墙头向树林逃去，可事与愿违，踩中了四角钉，又与迎面骑脚轮车而来的一位陌生人撞了个正怀！刺客忍住疼痛，将陌生人拉作人质，并小声告诉陌生人，让他好好配合，不会索命！随即用枪顶着陌生人的脑袋，步步后退，突然脚下一滑，被人抓了破绽，乱枪打死。谭伯顿请求接管现场，将凶手和凶器（配枪）等带回警务公所查验。却遭到杨副官的拒绝。
谭伯顿买了麻花，大潘举牌等待，半天不见人，二人上船，发现加贞在三等船舱内与疤面男玩俄罗斯轮盘赌命。刚想上前阻止，一声枪响，加贞倒在血泊之中。谭伯顿愤怒，压上子弹，想与对方继续赌，结果对方认怂。此时加贞跳起，原来是为了骗谭伯顿设的诡局，众人散去，谭伯顿和加贞重逢，插科打诨地回家赴宴。骆家家宴上，谭伯顿被迫和骆加贞许定婚约，十日后便要行订婚之礼。谭伯顿苦恼，头痛又起，谭二在镜中出现，提醒他骆玉鼎与革命有联系。谭伯顿不信，借由为骆玉鼎按摩腿疾试探，并无破绽，反驳谭二。
谭伯顿在一旁郁郁寡欢。大潘看出谭伯顿是因为自己精神分裂之症不敢接受加贞，大潘问为什么不告诉加贞？谭伯顿说，在治好自己的病之前，不能与她确立这种关系，否则一旦第二人格占据主动，势必后患无穷。此时巡警前来通报：巴副总办让大潘去福元县查案，大潘百般推拖，却被一心逃婚的谭伯顿截胡，二人领命，准备前往福元县，调查龙王塔案件。
大潘搜查客栈无果，众人怨声载道，谭伯顿放大家回房休息，群众甲提供线索说起夜时曾看到盲婆沈氏在大狗门前开锁，谭伯顿和大潘验证沈氏眼睛是真盲，问起为何去大狗门外，沈氏说走错房间。谭伯顿回到房间，大潘睡死，谭二又在镜中出现，将谭伯顿拉进镜像空间探究真相。在镜像空间内，一切事物全部都是反向的，谭二蒙住谭伯顿的眼睛，让他用盲杖寻找自己的房间。谭伯顿依靠门口的参照物找到房间，回到现实，他想到了凶手作案的方式。
谭伯顿、加贞、大潘三人临行前发现宋承民和初九也去福元县，五人一同上路。路上聊起福元县的种种诡异事件，大潘不寒而栗。谭伯顿见一旁的小女孩招呼他过去，他跟随小女孩走入福元县的深巷，遇见恐怖的疯老婆子如鬼魅般来去无踪。谭伯顿走回包子摊与众人汇合，郑孑武带众人前往县衙提交通检，段县丞接待谭伯顿等人，谭伯顿说路上遇到大狗二狗案，与窦管家案应该有所联系。
众人在墓地询问守墓人，守墓人确信亲眼见过冯万江，带众人到冯万江的墓前，发现墓被掘开，尸体不见了。谭伯顿说要去宋家查案，但天色已晚，郑巡检说请大家吃饭。散场，春婷约赵礼少爷去后台密谈，周德看不过，转眼看到可爱的加贞，周德来请加贞喝酒，要摸加贞手，加贞反手打周德巴掌，周德让小弟上，小弟抽刀，谭伯顿握住刀，流血，大潘出现，赶走赵德，加贞心疼伯顿。
谭伯顿与宋明山见面，宋明山毁容的脸吓到大潘，宋明山说自己年轻时曾遭遇大火，容貌恐怖，让大家不要介意，说当天的案件经过。当天众人都在，大雨，窦管家坠落后见还有鼻息，就嘱咐宋承顺和李德柱驾马车送医，结果送到已不治。谭问可有人注意头上伤口，宋明山答见吐血还有气，只觉得是坠落，便急忙送医，窦老管家头戴瓜皮帽，无人注意过头上伤口。
谭伯顿质问宋承丰为何有冯万江字帖，宋承丰矢口否认这字帖是自己的，为证明清白，拿出真迹，并写字给谭伯顿看，字丑无比。宋坦言这些年为维护宋家书法世家名声，都是由他人代笔。 谭伯顿与他达成君子协定，偷字及字丑之事都不外传，但字帖已成为证物，先放在谭伯顿处保管，承丰答应。至此，谭伯顿龙王塔案线索尽断。
谭伯顿进入酒窖，谭伯顿听见女人唤他，女人背影神秘，声音温柔，墙上有工笔画，画着一个样貌似自己的男人和这位神秘女人在一起。谭伯顿想不起来女人是谁，开始头疼，触碰女人的瞬间整个房间连同女人化为灰烬。谭伯顿跑向门口，铁门已变成石墙。谭伯顿摸向窗口，窗外竟是顺风客栈自己的房间，而谭二在房间里正对着他笑。谭伯顿知道自己被骗了，谭二讽刺他丢失了所有重要的回忆。他换上了谭伯顿的衣服，摔烂了他的药瓶，扬言要让他见识一下什么是真正的破案。谭伯顿想起自己很久没吃药了，谭二占据了身体，他被彻底锁入镜像空间。
大潘排查账本名单，发现并无可疑人员。有贩就有制，谭二怀疑有可能是制造福寿膏的人员与陈新花偷情，跟踪福寿膏货郎来到远郊一处隐蔽的福寿膏仓库。见守备森严，便让大潘乔装成生意人，自己扮成跟班，扬言要买福寿膏。福寿膏贩子乔师爷介绍自己这里有位技艺高超的“师傅”可将“西土”加工成高级品“洋土”售卖。谭二拿出宋家三千两银票，将所有高级“洋土”全部买下，并要求见见技艺高超的制作师傅。眼看计划要成功，结果幕后老板出现。
黄郎中刚想承认，谭二说没那么简单，还有另外一个凶手。此时黄郎中用药剪偷偷剪断绑绳，扑上去将药剪刺入谭二肩窝，谭二倒地。大潘招架郎中和林氏两人。谭二起身，起了杀心，被大潘及时打晕制止。暗中观察的宋承民目睹了这一幕，疑惑谭伯顿性情为何大变。谭伯顿疑惑大潘如何控制住谭二，大潘说当天从天津临行前，神父曾给他一种备用的更强力药片，嘱咐不到万不得已不要使用。
巴方图副总办带警察包围了顺风客栈，捉拿谭伯顿和大潘。谭伯顿走出客栈，承认之前的罪过。为了能继续查案，谎称自己已经找到了刺杀都统之人，十日之内一定带此人回天津复命。骆加贞觉得谭伯顿飘忽不定，春婷劝她看开，并教她如何利用女性的魅力俘获男人，加贞笨拙地学着，让人忍俊不禁。次日清晨，染坊的工人上工的时候，在绿色染缸里发现一具尸体。
谭伯顿和大潘被叫到现场，认定死前有打斗，脱下衣服后，后背上刻着冯万江诗句。谭伯顿现场询问，排除了外人留宿被害的可能，前后门守卫也说进出物品全都检查，无头颅出府。谭伯顿分析凶手隐藏头颅有可能是头颅上留下了揭示凶手身份的重要证据。一方面命大潘全府搜寻头颅，另一方面命阿贵叔将所有染缸清空寻找头颅，因此举损失太大，与前来阻拦的宋承顺等人起了争执。此时，看到尸体的宋承民命人打破染缸，原来是他认出了死去的人是大哥宋承丰。
加贞和伯顿在街上相遇，二人有些失落，不知道说什么，一前一后走回客栈，各自回房。加贞透过窗户看到楼下街上，宋家众人在搬运东西。她心生疑惑，拉伯顿跟踪到鳄鱼崖。鳄鱼崖上，宋家众人齐聚，炳文醒来，起身。说自己是宋承丰，在镜中见到自己炳文的面容，崩溃大喊。宋家中堂，众人验证宋承丰（炳文）真伪，宋承丰（炳文）对家世对答如流，各种细节也非常了解。宋承顺不相信，用儿时伤疤和书法做为验证。
几人接近冯宅，路上大潘恐惧。冯宅阴森恐怖，院门紧锁，加贞用飞勾进入院内开锁，大潘小解时看到草丛中眼睛吓呆，此时加贞从内院将锁拆掉，众人进入一进的大殿。冯宅的二殿是一个书画室，春婷承民闲聊间问起：如果宋明山不生病承民会不会回来，宋承民表示既然回来，不查清贺平昌去向绝不再走，二人感情升温，却被大潘看到。春婷无意间打开一幅画触发了机关，大潘为救春婷被困铁笼。铁笼将大潘锁起带向空中倒刺。眼看大潘将死，谭伯顿通过春婷手中画作破解字谜，将大潘救出铁笼
谭伯顿问到宋承民，宋承民暗示自己当晚在跟踪谭伯顿，谭伯顿不再多问，建议宋老爷取消晚宴，宋府宵禁，宋老爷执意晚宴照常，郑孑武只得加强戒备。晚间，宋家大宴，所有老板、宾客悉数到来。疯老婆子被大轿接到现场，认宋承丰（炳文）为干儿子，场面感人。宴会上，宋明山情真意切，感谢柳雀南为承丰祭祀，敬酒。何玉凤端上刚出锅的包子，桌上承顺夫妇、承民、陈新莲、李德柱和宋明山各拿一个。宋明山吃完包子后突然吐血身亡，宋家一片大乱。
谭伯顿精神几近崩溃，强忍着查验尸体。发现宋明山为中毒而死。此时他出现幻听症状，觉得宋家所有人都在给他压力，谭伯顿大声喝止众人，却发现并无人说话，自知状态不好，冲入水房。手抖得拧不开药瓶，精神彻底崩溃。谭伯顿回到宋家喜宴现场，仵作说宋明山内脏被毒烧溃烂，身上发现一字条，谭伯顿展开，是冯万江的索命诗句。谭伯顿看着字条，眼神一变，向所有人保证三天后的晚上即可破案，让最信任的阿贵叔回述事发经过。
加贞要离开房间，谭二怀疑她要去报官，锁上房门，要对加贞施暴。谭伯顿怒砸镜子，谭二头疼，伯顿将镜子砸破，双人格同体。在镜像空间内，谭伯顿和谭二终极对决。谭伯顿这才知道谭二帮自己破案就是为了羞辱自己，引自己精神崩溃从而放弃身体，勾引加贞的用意也是为了打压自己的精神。其实谭二心中只有为母复仇，并不爱加贞，他注意到宋明山兜里那张写着冯万江诗句的纸条和儿时酒窖墙上谭伯顿父母的人像画用的是同一种纸。这种纸，是谭伯顿父亲参加的洪武会专有，所以杀害宋明山的人，一定和谭伯顿的父母有非常大的联系。
谭伯顿和加贞问起宋承丰（炳文）近日的变化，阿贵叔也心生疑虑。二人将阿贵叔拉到伙房秘密问话。谭伯顿疑惑，问阿贵叔是否记得龙王塔祭祀之时可有见到炳文？阿贵叔回忆祭祀之前炳文在人群中，但事发之后一时慌乱，没人注意过炳文，事后众人回家，看到炳文正在泥巴地里玩耍。谭伯顿告知阿贵叔他们严重怀疑宋承丰（炳文）就是凶手，让阿贵不要惊动宋承丰（炳文），秘密带他们到马车处。谭伯顿仔细观察车厢，发现无藏人位置，加贞检查车顶，也无异常，谭伯顿突发奇想，钻到车底，发现了惊人线索。
宋府中堂，谭伯顿开始揭露宋承丰（炳文）的罪行：首先命人牵来马车，将马车车厢推翻，车底有一人形痕迹，没沾染太多泥巴，身材与炳文相仿，其中一鞋印与炳文脚大小一致。推测炳文当天在窦管家坠塔之后，趁乱扒在马车下方，在送医路上用迷针弄晕窦老管家，爬入车厢，借着雷声将窦管家打死后跳车逃脱，回到宋府时为掩盖背后泥渍，故意装疯卖傻躺在泥地里骗过阿贵叔。
