1988年，刑警卫国平（张译 饰）在追捕连环凶杀案的行动中目睹战友牺牲，而凶手却逃跑了，此事成为卫国平的心结。八年后，宁江市发生了骇人听闻的碎尸案，此时卫国平已成长为成熟的刑警队长。他在带领队员调查的过程中相继破获了不少相关案件，但是碎尸案始终充满疑云，并且很多线索与八年前的连环凶杀案有关，这些发现让卫国平振奋但也成为他后来判断案情的阻碍。在案件的推进过程中，聂宝华（赵阳 饰）的犯罪集团也介入其中，最终卫国平在领导和队友的帮助支持下，抓获了八年前的凶手，同时打掉了以聂宝华为首的犯罪集团。