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神秘的心理学专家薄靳言（霍建华饰），招募大四学生简瑶（马思纯饰）作为翻译和生活助手，他一方面用自己的高智商和专业知识教导简瑶，将她培养成探案助手，二人携手侦破青少年连环失踪等棘手凶杀案件；另一方面，他在朝夕相处中对简瑶渐生情愫，而他高智商低情商的巨大反差也给这段情愫增添了不少乐趣。二人感情逐渐升温之际，危险也在悄然降临。数年前，作为马里兰大学犯罪心理专业最年轻教授的薄靳言，在美国时追查轰动一时的“鲜花食人魔”一案，曾与食人魔谢晗（张鲁一饰）交锋。简瑶被谢晗绑架，而这一切竟只为了逼迫出薄靳言所谓的第二人格……为救简瑶，薄靳言在好友李熏然（王凯饰）傅子遇（尹正饰）等人的帮助下，与谢晗巧妙周旋，终于救出简瑶，惩治了杀人魔谢晗。该剧改编自丁墨同名小说。
李熏然带着简萱接假期回家的简瑶，顺便陪简瑶去她短期工的面试地点看看。看到面试的别墅的阴森环境，简萱不敢进去，拉着二人离去了。面试当天，自称是雇主薄靳言的男人拿出一份论文让她翻译。简瑶识破这个人并不是薄靳言，而是薄靳言的朋友IT新贵傅子遇。此时，潼市发生了第六起失踪案。
王叔儿子小金给薄靳言送鱼后失踪，王叔带着一群人到薄宅找人。一群人看到一楼某个房间里的人体标本，惊慌失措地认为薄靳言杀了人。赶到的李熏然分析了情况后，认为薄靳言疑点太多，必须询问他。此时李熏然的父亲李局长赶到，众人这才得知薄靳言是公安大学犯罪心理系副教授。薄靳言答应李局长协助调查失踪案，并且指定要简瑶当助手。
薄靳言对罪犯是一个居住在本地的连环杀手的断定令警方产生犹疑。到达潼市后，薄靳言第一时间来到警局做简报，其运用侧写对罪犯进行的剖析令在座警察疑虑重重，而薄靳言告诉警方失踪的孩子们很可能已经遇害，找到尸体就能够进一步完善罪犯的画像。薄靳言在警方调查的同时对失踪少年的真正失踪事件进行了准确推测。
第一个被杀害的少年并不能确定身份，意味这个孩子失踪后并没有人报案，大家只能靠孩子留下的遗物进行寻找。不经意间，简萱发现孩子遗物里的文具盒自己曾经见过。简瑶找到了文具盒的出处，薄靳言却要求她自行找寻进一步线索。薄靳言让简瑶统计学生们的住址，同时，李熏然查询凶手使用工具也有了进展。
简瑶带着简萱找薄靳言取烟花，高冷的薄靳言被简瑶姐妹俩带着一起去海边放烟花，简瑶还邀请了薄靳言回家里过节。在简瑶家，李薰然就孙勇案件的一些疑问，尤其是那组数字请教薄靳言，但薄靳言听到数字的疑问却不直接回答，似乎在回避些什么。
薄靳言作为市场总监突然空降简瑶的新公司，让简瑶和一众同事倍感意外，同时简瑶还被直接任命为薄靳言的秘书。简瑶为此十分气愤，向薄靳言要一个解释，殊不知，薄靳言的到来除了为简瑶，还有一个目的，就是查案。公司女员工王婉微的意外自杀，让有意之人给公司冠以黑幕操作，更令人不解的是案件还牵扯着尹姿琪的未婚夫蔺漪阳。
李熏然借调到江州刑警队，来简瑶家做客，黯然地发现薄靳言跟简瑶交集甚密。在王婉微的墓前，麦晨告诉薄靳言他一直暗恋王婉微，并在她出事当晚曾向她表白，王婉微当下没有立刻答应，麦晨回房喝了酒就睡着了。同时傅子遇也查出了王婉微出事当晚的日记，证明麦晨所说不假。根据细节，薄靳言推理出王婉微有毒瘾，进而推导出在尹姿淇的公司里，有一个贩卖毒品的网络，让尹姿淇报警。
简瑶去参加party前，薄靳言事先给她装上了窃听器。简瑶在裴泽家借口去洗手间来搜查毒品的痕迹，发现马桶水箱里的塑料防水包时，裴泽敲门打断了她。众人陆续离开，裴泽关了电闸，把简瑶按倒在地，简瑶呼救，薄靳言和傅子遇先后跑了上去。薄靳言给裴泽打了麻醉针，发现了裴泽准备的蛋糕，原来今天是简瑶的生日。
在红叶山庄，薄靳言结合之前的推理和证据，挨个儿询问与王婉薇一起前来的同时们在王婉薇遇害当晚的行踪，每个人都似有嫌疑但却不能更进一步找到相关证据。在警方设好的监控点，李熏然等人正严密监控着鲜花食人魔2号是否出现的踪迹，薄靳言和简瑶在监控的同时不小心亲吻到了一起。
傅子遇来找简瑶，薄靳言嘴里说出来透透气，却一路跟着傅子遇来到简瑶学校寻找郑宅拍毕业照的简瑶。傅子遇给薄靳言出各种主意，让他把简瑶当女神一样捧着。薄靳言笨拙的哄女孩儿方式让简瑶哭笑不得，只好与薄靳言和好，内心甜蜜。。简瑶最终答应薄靳言继续做为他的助理留在他身边。
大学校园惊现花季少女被杀案，死者被害状况惨重，案件性质恶劣。死者阮明淮与简瑶表妹同校同寝，薄靳言和简瑶对案件逐步展开调查,查案同时两人之间越来越默契，简瑶对薄靳言的查案理论和敏锐的案件洞察力深感佩服，薄靳言对简瑶的进步内心也是赞赏不已。从阮明淮的三个室友口中得知，死者与同校男生苏北关系暧昧，经调查，苏北嫌疑较大，后被警方控制，但简瑶经过分析，排除苏北杀人嫌疑。
薄靳言根据死亡现场遗留的线索，断定凶手必定和死者认识且熟悉，另外通过询问，随即将目标指向死者同寝室好友霍小璐。薄靳言让简瑶表妹传出苏北已向警方认罪，并只是他一人所为的消息，让凶手自动露出破绽。凶手霍小璐欲再次杀人时，被当场抓获，花季少女被杀案告破。在对犯罪现场还原的同时，所有人对霍小璐杀人的动机，变态的心理感到疑惑和不解。
高智商低情商的薄靳言似乎也吸引着简瑶，在傅子遇的言传身教下，霸道总裁开始学着和呆萌女助理约会了。浪漫的氛围，加上薄靳言对感情的纯真羞涩，让约会变得很有意思。此时，第五起纵火自杀案发生了，薄靳言怀疑是由同一人幕后策划，通过对死者的心理、行为分析，大家对案件的思路逐渐理清，并对此逐步展开调查，简瑶猜测是鲜花食人魔在幕后策划实施。
薄靳言向简瑶说明了这个一直关注并在寻找薄靳言弱点的变态狂魔，他怕变态狂魔注意到简瑶，怕简瑶收到伤害。第六起纵火自杀案还是发生了，受害者就是简瑶家邻居齐齐的父亲。李熏然找到线索，并第一时间追踪到了犯罪现场。薄靳言感觉到了这个变态狂魔要对简瑶身边的人开始下手，殊不知这个人就是李熏然。爆炸发生，现场找到了李熏然的尸体。
在重重疑虑下，蔺漪阳成为袭击尹姿琪的重要嫌疑对象，而简瑶却断定此人不可能是蔺漪阳，因为他和尹姿琪作为相恋多年的恋人，如果是他，强吻尹姿琪时女方就会有所察觉。薄靳言想用实践证明她的观点错误，却被简瑶羞涩告知，两人亲吻的时候，薄靳言的习惯动作是从下向上勾一下她的舌头，令一旁围观两人的傅子遇肉麻出一身鸡皮疙瘩。
薄靳言的大脑很清醒，他知道一号这个变态杀手不可能这么轻易地给他线索，这三个受害者肯定有所联系，于是他回到最初对受害者们的行为分析上。薄靳言把三个受害者的家属全部请过来受访，遇害女子的室友表示女子的性格很好，待人温柔有耐心。
别墅内安置了炸弹，薄靳言让所有人原路撤出后，在谢晗的指示下到了别墅楼下。谢晗在李熏然和蔺漪阳身上分别安置了炸弹，但在时限下，薄靳言只能选择救其中一人。让谢晗意外的是，薄靳言选择了救蔺漪阳，并且正确推理出李熏然其实并不在另一栋楼中。简瑶流泪自责，薄靳言宽慰她还有机会救出李熏然。
薄靳言和警方的人马在蔡叔即将交易的码头埋伏，没有抓到蔡叔，但找到了被困在货箱里的李熏然，与此同时江面游艇突然爆炸，游艇是蔡叔为谢晗准备的，但谢晗的尸体并未找到。简瑶噩梦中梦到谢晗闯入她房间，醒来时吓坏了，薄靳言抱着安慰她。因为谢晗曾给李熏然大量注射过神经性药物，李熏然出现了后遗症，需要安排去美国做手术。
薄靳言很担心简瑶的安全，专门打电话叮嘱简瑶住进FBI准备的陪护病房，不要随便离开。FBI的同事苏珊发现了谢晗入境的监控摄像，私放谢晗入境的海关职员却被谢晗一枪射杀，薄靳言在他尸体旁边发现一束花，花里夹着一张小纸条，上面写着“艾伦，我很想你”。苏珊百思不得其解，自己调查过关于谢晗的所有资料，里面并没有提到过这个叫做艾伦的人。薄靳言从沉思中惊醒过来，说艾伦是自己的兄弟。
薄靳言带着FBI的人手来到了凯琳交代的地点，却发现谢晗已经杳无踪影，房间里唯一留下的是汤米的尸体和一朵花，花里面藏着一张纸条，上面写着：“欲寄彩笺兼尺素，山长水阔知何处”。这是谢晗在告诉薄靳言，他不可能找到简瑶现在所在的地点。傅子遇和李熏然双双被送入病房抢救，薄靳言守护在病房外面不肯离去。苏珊认为薄靳言在关于汤米的案件上有事情瞒着自己，要求薄靳言告诉自己汤米案件的所有内容，特别是关于艾伦的事情。
