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天才女法医谷雨潜入精神疗养院执行伪装侦查任务，不料卧底计划被一起凶杀案破坏，甚至险些被诬陷成为凶手，也因此，谷雨结识了女刑警白鹭。两人的性格水火不容，生活习惯也大不相同，但这个神奇的组合，却屡破奇案，她们从最初的互相牵制到彼此赋能，建立了深厚的友谊。在谷雨和白鹭侦破的一起刑事案件过程中，她们意外发现了失踪的谷雨哥哥的踪迹。而谷雨哥哥的失踪又和白鹭男友的殉职有着千丝万缕的联系，这一切都指向境外制毒团伙。二人的命运被她们深爱着的人紧紧连接在了一起，她们有着共同的目标——找到一切罪恶的源头。她们坚信痕迹之下，必有真相。
一个阳光和煦的清晨，位于夏城市的绿洲私立精神疗养院发生了一起诡异的凶杀案——疗养院的汤院长死在了食堂的储物柜中。而手握凶器昏睡在一旁的是“精神病人”谷雨，她曾是夏城市公安局的天才法医。 因卷入凶杀案，张局长交代给谷雨的秘密卧底任务被迫停止，她甚至被当成了犯罪嫌疑人。在审讯室她见到了女刑警白鹭，当时互相看不顺眼的两个人怎么也想不到，两人的羁绊就此埋下种子。
审讯室的第一次“过招”，白鹭和谷雨互不相让。谷雨给出了作为法医的专业分析，白鹭也通过丰富经验很快排除了谷雨的嫌疑。可白鹭并不打算放走谷雨，而是想探究谷雨潜入疗养院的真正目的。 白鹭和刑警安怀宇走访精神疗养院，目击证人是患者小葵。只有六七岁大的小葵画的画和看似不正常的言论引起了白鹭的注意。带着疑问，白鹭找到了谷雨，二人达成了“交易”，决定夜探精神疗养院。褪去阳光，精神疗养院到底隐藏着怎样的秘密？
白鹭和谷雨潜入精神疗养院，二人找到了一间密室——精神疗养院竟非法抽取病人血液。谷雨发现了消失小病患李桦的玩具，他很可能已遇害，谷雨卧底期间发觉李桦根本没有精神疾病。保安队长发现了白鹭和谷雨，但此时她们并未发觉，他的错愕不完全源自恐惧。 白鹭根据新线索继续排查杀害汤院长的凶手，刑警队其他组员也在极力寻找买卖血液的主谋。谷雨“偶然”遇见曾住在精神疗养院的老人，他看着谷雨背影，眼神中竟透露着刺骨寒意。
谷雨在医院找到了李桦，他虽脱离了生命危险，却始终没醒过来。 众人查到李桦在孤儿院时本有人想要领养他，白鹭大胆猜测也许领养者就在疗养院。会议中，“刺头”杜洪彪发现了有关麦医生的疑点。 次日，一个神秘人出现将要去找麦医生的白鹭引向了某处。 白鹭跟丢了神秘人，却意外发现了正要搬家的保安队长。保安队长的异常引起了白鹭的警觉，随即白鹭发觉他受伤的胳膊是伪装。保安队长逃跑，白鹭奋力将其逮捕归案。
审讯过程中，保安队长讲述了孤儿李桦无意间救下了准备自杀的自己，随着两人的接触，他又看到了生活的希望。就在他打算领养李桦时，李桦却被汤院长强行带到了精神疗养院，随后遇害。世间一切对保安队长都失去了意义，他潜入精神疗养院决定为李桦报仇。 谷雨将她在医院找到李桦的消息告诉了保安队长，得知李桦死里逃生，保安队长喜极而泣。
审讯中的疑点冲淡了白鹭破获案件的喜悦。谷雨出具的尸检报告证实了白鹭的猜想，汤院长并不是死于保安队长的刀下，而是中毒——杀害汤院长的另有其人。 就在这时，麦医生也离奇死亡。谷雨更是发现麦医生所中之毒与汤院长一致。白鹭带领队员排查一切线索，竟在监控中发现了形迹可疑的江医生。白鹭和谷雨找到江医生最后现身的小巷，便分头行动。次日清晨，白鹭在船厂发现准备逃离的江医生，被其袭击，腹部受伤。
安怀宇、谷雨在船上找到白鹭，白鹭带伤指挥追捕行动。安怀宇驾驶的车和江医生的车在船厂内上演生死时速，就当即将成功拦截江医生时，江医生的车突然爆炸了。远处，一个人正监视着一切。 安怀宇为白鹭搬到了新家，和谷雨成了邻居，收拾东西时，她看到了哨子，想起了牺牲的爱人。白鹭伤好后刚归队，就当起了“吃瓜”群众——因短期内有三人自杀，一个博主为搏眼球从女巫的角度剖析案件发微博，一时间网友们和媒体的关注度激增。
第8集 第四起“自杀案”接踵而至，为消百姓心中恐慌，白鹭和谷雨来到案发民宿调查，二人发现有一女子进入过死者房间。经尸检，死者确实是死于上吊，可谷雨发现死者死前勃起过。案件疑点重重，白鹭和谷雨坚信四名看似自杀的人都死于他杀。迫于媒体的压力，张局立誓三天内破案。 白鹭根据被害人的共同特点分析，首先怀疑凶手是在类似酒吧的场所引被害人上钩。
白鹭在酒吧进行摸底调查时，偶遇了穿着前卫的谷雨，二人一路斗嘴，可办案中却谁也离不开谁。 二人找到博主进行询问。博主向白鹭和谷雨提供了一种新思路——死者都是死于性窒息，所以看起来像自杀。这与谷雨的尸检结果相吻合。在大家共同努力下，终于锁定了一个SM非法网站，凶手就隐藏在其中。白鹭等人查到凶手当晚八点约了新网友见面，便通过IP地址排查具体位置，可凶手上网的地方是个网吧，逐一排查根本来不及。
凶手正准备行凶，千钧一发之际，谷雨和白鹭配合找到了民宿所在的位置，救下了被害人。 凶手是一个年轻貌美的女性，她坦然承认自己是凶手，可却不愿提及原因。谷雨发觉凶手患有艾滋病。 审讯进入胶着状态，博主带着凶手私信他的视频找到了白鹭和谷雨。他放弃了公布信息，选择帮助凶手摆脱阴影。原来几年前凶手被人用残忍的方式强奸，并在SM非法网站上进行了直播，当时观看直播的人就是那几名被害人。
女人因害怕强奸一事被指指点点，想一走了之，却发现自己染上了艾滋病。而强奸者却因歌舞剧名声大噪，看着强奸者虚伪的面孔，她不甘心，为了报复强奸者和加害者，她开始了复仇计划。博主因此案件深受教育，在白鹭和谷雨的鼓励下，将女人的故事写了出来。 新警情让大家再次进入“战斗”状态。隧道内发现一具女尸，经尸检，她脑后的致命伤很奇特，就连谷雨也无法判定凶器为何物。
第12集 经白鹭排查，死者方敏在一家洗头房工作。众人忙着调查方敏案时，一个叫郭薇的女人突然来到警队，声称一直有人要杀自己，方敏死亡时穿着的衣服和她相同，凶手杀错了人。可郭薇证实凶手杀错人的照片并无问题，警员将其劝了回去。 白鹭继续排查方敏案，众人却一直找不到方敏的手机，这足以证明方敏的死不是错杀。虽郭薇和方敏无直接关联，可不想错过一丝线索的白鹭还是前往了郭薇一直做心理咨询的诊所调查。
白鹭从心理诊所拿回了郭薇的治疗记录，谷雨判断郭薇患有被害妄想症。此时，白鹭得到消息，郭薇出车祸身亡。白鹭和安怀宇前往郭薇家，却被愤怒驱赶，导致白鹭更加自责。谷雨不知如何安慰之时发现她和白鹭竟是邻居。 白鹭找到交警询问了郭薇出事的情节，处理事故的交警表示肇事司机赵川按章行事，郭薇突然冲向马路，郭薇的丈夫主动放弃了赵川的赔偿。白鹭继续查方敏案，意外发现赵川竟认识方敏。
白鹭得知郭薇生前购买过大额人生意外保险，经排查保险是夫妻二人赠给对方的礼物，并无问题。那么郭薇和方敏唯一的联系就是那套一模一样的衣服，白鹭和谷雨前往郭薇家，谷雨借机找到了郭薇的衣服。 经排查，赵川和方敏不仅是老乡，还曾谈过恋爱，可赵川没有作案时间。 白鹭在谷雨家做起了“实验”，在谷雨精湛的演技下，白鹭发现了事情的关键——刘建波对郭薇的态度极为反常。白鹭怀疑刘建波和赵川有某种关联。
谷雨在赵川工作的海鲜市场发现了凶器——秤砣。经搜查，安白宇等人不仅在刘建波家找到了方敏的手机、赵川和方敏的床照，还发现两套衣服都是刘建波所买。 白鹭提审赵川，赵川拒不认罪。赵川妻子来送饭，感动了赵川，赵川交代了案件始末。刘建波是鱼摊的常客，偶然间遇到方敏威胁赵川，他诓骗赵川，称二人同命相连，并表示郭薇要毁了自己的一切。推心置腹的聊天后，赵川萌生了一个可怕的想法——让她们彻底消失。
审讯室内，刘建波交代了罪行——郭薇和刘建波曾拥有美好的爱情，为了郭薇，刘建波甘愿放弃了自己的前途，当起了全职主夫。可随郭薇见了更广阔的天地，她逐渐嫌弃刘建波，还出轨怀了别人的孩子。刘建波便开始制造种种假象，让郭薇误认为有人要杀她。每当郭薇需要他时，他都想放弃计划，可每当他停止恐吓，郭薇又变回原来的样子。 偶然得知赵川秘密的刘建波便欺骗、利用赵川，完成了他的“完美计划”——交换杀妻。
短暂的休整之后，新案件出现，报案人称自己的亲姐姐杀死了母亲。 经过尸检，谷雨发现方春梅的死因是被注射了过量的胰岛素。有作案条件的人只有三个子女——蒋智、蒋向楠、蒋勇。 在方春梅家找到的注射器上只有蒋向楠一个人的指纹。三个子女分别做了笔录，所有线索都指向蒋向楠。奇怪的是，三人对案发当晚的描述基本一致，可关键点又都不同，敏锐的白鹭发觉事情并不简单，随后她在方春梅的房间发现了摄像头被拆除的痕迹。
经查验，墙壁上也只留有蒋向楠的指纹。能拆除摄像头，却留下了明显的注射器，让白鹭怀疑凶手另有其人。白鹭走访了邻居们，可邻居们也将矛头指向蒋向楠。为弄清犯罪动机，白鹭找到蒋向楠的前夫。 众人排查到死者的房产很可能是杀人动机，而缺钱的蒋勇嫌疑增加，白鹭怀疑也许是二人共同作案。让大家惊讶的是，重男轻女死者竟然将房子留给了女儿。 二次尸检发现方春梅身上有隐秘新针孔。根据结果推测，之前无作案可能的蒋智也有了嫌疑。
白鹭开始排查蒋勇和蒋智的作案动机，老实本分的蒋智看似不会杀害自己的母亲，刚刚失业、被媳妇瞧不起的蒋勇作案动机更大。 白鹭再次对蒋向楠、蒋勇进行了问询，可每个人都有所隐瞒。问询间，蒋勇称在蒋向楠的示意下，他曾为母亲注射过胰岛素，打在了腹部，母亲死后，他因害怕将自己用过的注射器丢掉。 经排查，白鹭发现蒋智与一家麻将社有千丝万缕的联系，可老板称不会打牌的蒋智只是来修电脑，两人并不熟络。案件侦破陷入困境。
白鹭走访蒋向楠曾工作的幼儿园，从院长那里白鹭得知蒋向楠为照顾母亲放弃了工作。与此同时，白鹭得知蒋向楠曾去当铺当掉自己的镯子，蒋向楠的人设发生颠覆。 众人为白鹭庆祝生日，席间大家玩起游戏意外给了白鹭和谷雨打破案件僵局的灵感，白鹭分析蒋智很可能误导了大家的侦破方向。而麻将社在警方去过后，再也没放过局。白鹭再次找到麻将社，调查到蒋智是个赌徒，欠了巨额赌债，白鹭将蒋智逮捕。
