20世纪30年代初，上海法租界，一场打斗打破了夜晚街上的安静，巡捕房门口出现一只死人的手，尸体被吊在河边的树上，法医赶快现场，巡捕房探长刘梵希来到现场后发表看法，他是华人探长罗成的徒弟。刘梵希叫醒师傅后一起去吃饭，罗成让他吃面时不要发出声响，罗成的女儿罗珊珊留学日本，刘梵杀将现场情况说给罗成。
歌星郑晓婉在大上海歌舞厅的表演得到一阵掌声，她拒绝了商会副会长齐先生的约会。郑晓婉出门后被人绑架上车，齐先生欲将她强暴，等她第二天醒来时发现满床都是血，齐先生已经死亡，范德威来到凶案现场，罗成让刘梵希对长官尊重一些。罗成向刘梵希问起对两个断手案的看法，刘梵希认为这个案子根本没有结束，第三只断手又被送到法捕房，外面各种传闻，他们面临前所未有的舆论压力，破案者可以被升职，十天内不能破案罗成和范德威将被惩罚，这个凶手也是他们十年来最难办的一个。
罗成根据那三只手做出分析，他带着刘梵希和许衡来到巨福路纺织厂，罗成让他俩守在门口，他在巨福纺织厂见到杀手陈欣，陈欣对罗成也是十分敬佩，两人在纺织厂打斗起来，陈欣不是罗成的对手，他扔了飞镖后逃走，刘梵希和许衡没能拦住他。法华镇的林子里出现又一具断手的尸体，罗成收到消息后赶往现场，他刚一进去就被人围起来，罗成被人暗中打了一枪，陈欣随后出现。
罗成的手下被收买，他又身中数刀后被陈欣杀死，引他出门的是人是许衡，许衡答应在老地方给陈欣送钱。罗成的尸首被人抛入河里，刘梵希梦到师傅被人杀害，他带着混沌去找罗成时没敲开房门。许衡拿到钱后准备按命令杀死陈欣灭口，陈欣被许衡出卖，他见到巡捕后明白了一切，陈欣儿子进门后也被巡捕用枪指住。刘梵希不相信师傅会和杀手同流合污，巡捕劝他以后说话小心点儿，罗成的失踪让罗成很生气。
刘梵希接替师傅职务晋升探长，范德威也成了法租界有史一来第一位华人督查，他在法国人面前竭力推荐刘梵希，刘梵希对许衡的失踪也有很多疑点，他坚信自己的师傅不是那样的人。警官罗珊珊杀死佐藤和他的手下，她接受警事厅的任何处罚，远藤去监狱看望她，这件事情让她声名远扬，罗珊珊知道日本法律的武器无法制裁佐藤，远藤认为她的做法欠缺考虑，不过他已经畅通好关系，日本警视厅让她离开，五年来罗珊珊都一直希望为父亲寻找真相，远藤给她写了推荐信，因上海后可以去法捕房工作。
罗珊珊坐船从日本回到上海，打开家门后空无一人，房间里的一切仍是那么熟悉，她回想起小时候和父亲下棋的情形。罗珊珊在家里打扫卫生，她看罗成曾在黑板上写的对案件的推理。罗珊珊在街上发现小偷后追赶过去，小偷四处逃窜，罗珊珊紧追不舍，小偷在刘梵希面前停下来说他被罗珊珊打了，刘梵希决断她来自日本，还替小偷开脱。
刘梵希让小偷交出偷的钱，罗珊珊还给失主后想带小偷去法捕房，失主不想再报警，但罗珊珊坚持要带小偷过去，刘梵希和罗珊珊现不得已交手，她的胸针被刘梵希摘下，小偷趁机溜走，罗珊珊失足险些从楼上摔下，刘梵希及时出手抱住她，罗珊珊生气之下没要胸针生气地离开。罗珊珊来到法捕房找范德威报道，她拿出远藤雄一的推荐信，总督查安排她参加考试，这也是巡捕房的规矩，罗珊珊通过考试。
罗珊珊被认命为法捕房的副探长，范德威带她去了办公室，她父亲罗成当年曾坐在那里，罗珊珊提出要看一下当年的卷宗时被范德威拒绝，范德威向她说起刘梵希和许衡。刘梵希在母亲照片前祭奠，他母亲和师傅在同一年离开他，刘梵希遇上罗珊珊让他想起师傅的女儿。罗珊珊夜里悄悄来到法捕房的档案室，打开房门后她寻找当年罗成事件的档案，当她打开档案柜时发现是空的，等离开时被巡捕冯二宝发现，冯二宝向她汇报说楼上有窗户被打开，他是刘梵希的助手。
妓女陈桃花来到罗珊珊的办公室找刘梵希还他落下的东西，罗珊珊让她赶快离开，陈桃花被询问后生气离开。罗珊珊在法捕房四处找刘梵希，她向冯二宝问起来时被拒绝，冯二宝替刘梵希解释起来，他还说起罗成。罗珊珊给远藤老师写信说明工作情况，她最大的心愿是挖掘父亲当年的死亡之迷，了解真相看业是任重道远。
罗珊珊找到吴法医，当他听到是罗成女儿时有些惊讶，她主要想了解当年断手案的细节，吴法医向她说起刘梵希了解的情况多一些。陈欣的儿子为父亲祭奠，他当年侥幸活了下来。孤儿院院长曾糟蹋过很多孤儿院的女孩，他被捆绑起来后割掉一只手，割下那只手的人曾是孤儿院的孤儿，他们只为报仇，断手被送到法捕房门口。
