2003年山城小学，顾明哲在学校被同学欺负，在他的背后贴了一张纸条，写着杀人犯的儿子，马小静帮他叫来保安替他解围。马小静的妈妈在学校门口摆摊卖麻辣串，顾明哲看到后有些馋，但是他兜里没钱，马小静便拿了一串肠给他吃，作为回报，顾明哲把自己的一个手刺送给了马小静。

突然有一天课堂上，警察叫走了老师，马小静也不见了，顾明哲在山城新闻里得知马小静失踪了。他想起白天看到马小静帮一个跛脚的男子推车，他把自己看到的事情告诉了妈妈，但妈妈觉得他没有看清那个男子的样子，报警也无法说清楚，就让他别多管闲事。马小静失踪后，她的妈妈一直没有放弃寻找女儿，坚持在摆摊点挂着寻找女儿的启示。

顾明哲大学毕业后分到派出所工作，他看着日渐衰老的马母守着麻辣串摊还在期望女儿的回归，心中很不是滋味。时间来到2018年，顾明哲一直想要申请进入刑警队都没成功。一天顾明哲下班后，在等待红灯时发现了一个人行迹可疑，他走到便利店后又换了一身衣服出来，还下意识躲避着摄像头。顾明哲觉得这个人可疑便跟了上去，对方发现被人跟踪便开始逃跑，顾明哲追到半路却被一个便衣当成罪犯铐了起来，顾明哲一直解释称抓错人了，但那个便衣并未理会。何君抓到逃跑的那个人，回到警局后才查实了顾明哲的身份，何君了解情况后便放走了顾明哲。

顾明哲走出警局时注意到墙上的时针指到了11点。随后时间开始倒转，又推回了2003年，顾明哲在派出所门外徘徊了很久，想到妈妈说的话后犹豫了半天，最终他还是离开了警局。而在警局里，刑警队长曹征正为了马小静的失踪案召集大家开会，他让大家集中精力去火车站和汽车站盘问，但是局长却根本不同意这种做法，让曹征如果想查就自己去查，曹征只能一个人孤军奋战。他在车里翻看了山城的地图，然后从笔记本里拿出一个纸条，上面写着不要去花都公园，于是曹征便一个人去了花都公园，他翻门进去打着手电筒到处查看。曹征从古仙女洞出来后发现旁边有个防空洞，他开了门进去查看，在里面他发现了马小静。

时间再次回到2018年，顾明哲从警局出来，半路上突然听到垃圾桶里传来了电话铃声，他发现一个装在包装袋里的老式手机，于是他接听起来，让他感到奇怪的是，电话竟然是2003年的曹征打过来的，曹征告诉他，在花都公园的防空洞里发现了一个小女孩的尸体，很可能就是马小静，顾明哲很吃惊他怎么知道是马小静，花都公园又在哪里，这时曹征听到门外有声响传来，便起身走了过去，可是什么也没有发现。曹征拿起电话问顾明哲，留纸条不让他到花都公园去是不是知道会发生什么，还没等顾明哲回答，曹征就被人从背后一棍子打昏，顾明哲追问他是怎么知道他的，可电话却没了声音。

顾明哲带着手机来到手机维修店，店主告诉他手机已经坏了，觉得他是没休息好而出现了幻听，顾明哲不信邪地找到了花都公园，为了证明自己的脑子没问题，顾明哲顺着曹征的提示找到了防空洞，果真在里面找到了一具已是骷髅的尸体，顾明哲吓得跌坐在地，颤抖着拿出电话来报警。

何君接手了这个案件，她看到报案人是顾明哲后，便询问他怎么会在半夜去废弃的公园，还知道那里有尸体，顾明哲把他接听时空电话的事情说出来。尸体真的是十五年前失踪的马小静，尸检报告出来了，但因为时间太久，尸体已经白骨化而没办法查出死因，但是在尸体上发现了一个手刺。马小静的妈妈听说女儿被找到的消息就急忙赶了过来，可看到眼前的女儿竟是一具白骨，马小静妈妈绝望地崩溃大哭。

顾明哲追着何君出了法医室，央求何君带他一起查这个案子，被何君拒绝之后，顾明哲把自己跟马小静的朋友关系说出来，并告诉何君，那个手刺就是自己送马小静的，上面有可能留有凶手的DNA。何君听后让顾明哲去查一下那个神秘的电话。顾明哲高兴地答应下来，他查了手机型号，发现是1998生产的老古董，他从手机里抽出了一张芯片，但是维修店说卡片损坏没办法复原数据，建议他去找刑警队进行复原。

何君开会时向队长报告，已经查到了手刺上的DNA信息，嫌疑人虽然不具备犯案能力，但是还是要进一步核查，顾明哲刚好出任务便追随何君跟了上去。何君带着手下谎称是户籍警察上门采集了嫌疑人的血液，报告出来后发现最吻合的是一个叫安大鹏的人，何君马上从监视现场赶到了安大鹏家，却发现只有一个快递人员在，而安大鹏不见了踪影，何君马上反应过来，安大鹏换了快递员的衣服跑掉了。顾明哲追到楼下时刚好看到了逃跑的安大鹏，于是顾明哲一路追赶，在何君的帮助下，他们扑倒了一个快递人员，却发现抓错了人，安大鹏已经成功逃走了。

何君申请对安大鹏下令了通缉令，顾明哲分析安大鹏可能会选择坐客车逃走，果然，安大鹏真的选择了客车出逃，顾明哲看了安大鹏的资料后拦截了去东川的客车，但是警察出现已经惊到了安大鹏，他提前下车另寻它路。顾明哲分析安大鹏有可能雇佣了私家车而走了一条没监控的小路，他们的判断是正确的，但是安大鹏利用车主转移了注意力，他则一头扎进了荒草地，最终顾明哲和何君合力抓到了安大鹏。

何君审问安大鹏为什么逃跑，并向他出示了马小静尸体上手刺的照片，安大鹏招认自己见过马小静，并说出了当年事情的经过。2003年时，安大鹏住在公园后山的铁皮屋里，在一个下暴雨的晚上，他听到邻居家有动静，过去查看时发现了被捆绑的马小静，安大鹏帮马小静松绑，马小静清醒过来时以为他是坏人，就用手刺扎了他一下，马小静要逃跑时被凶手发现，安大鹏便与凶手打斗起来，马小静则趁机跑了，他的这个邻居是一个姓陈的设备管理员。

何君带着大家来到案发现场的后山铁皮屋侦察，发现了嫌疑人的证件名叫陈勇，他现在住进了精神病院，何君给陈勇看了马小静的照片，陈勇承认自己见过，但是随后陈勇有精神病发作的迹象而被医生中断见面。顾明哲发现陈勇的脚是跛的，想起自己最后看见马小静时，她正帮一个跛脚的男人推车，一时冲动的顾明哲冲上去抓住陈勇的衣领，质问是不是他杀了马小静，陈勇病情发作，说自己杀了一个紫色的小女孩。

因为顾明哲的冲动，差点使陈勇再度犯病，何君让顾明哲不要再参与调查马小静的案子，但顾明哲很气愤地告诉他们，自己曾经是马小静被绑架的目击证人，那个人就是个跛脚的，他认定陈勇就是当年的杀人凶手。何君问他当年为什么不告诉警察，他非常惭愧地说自己当时非常害怕。

何君仍然觉得陈勇并非真正的凶手，她认为顾明哲因为与受害者之间的关系而掺杂着个人感情，这样不利于进一步调查。她让手下去调查当年案件发生那天陈勇是否在上班，调查之后得知当天陈勇确实上了一天的班，没有作案时间，何君认为陈勇并非凶手，她反而觉得安大鹏在撒谎，提供了误导他们的证词。他们在调查中得知安大鹏当年卖过熟食，还询问了当年那段时间安大鹏的右腿是否受过伤，由此确定安大鹏就是在撒谎。

精神病院里，陈勇拿着一只发卡边哭边说着对不起，顾明哲和何队来到精神病院调查陈勇的访客记录，他们发现并没有安大鹏来访的记录，但是有一个写着李安名字的人非常可疑。他们去病房去看陈勇，正好撞见他上吊自杀，好在他们及时打开门救下了陈勇。顾明哲拿着陈勇掉落的发卡，告诉何君这个发卡是马小静的，当年她失踪时就戴着这个发卡。

顾明哲接到电话，检验科的法医告诉他们，在发卡和尸体的牙齿上发现亚硝酸钠，法医怀疑马小静是亚硝酸钠中毒而死，亚硝酸钠又称工业用盐，在现实中有些不法商贩会利用这个来代替食用盐，中毒者会出现面目紫绀的现象。他们这才明白，当初陈勇提到自己杀了一个紫色的孩子，并不是穿紫色衣服的，而是面部呈现紫色，这让他们更加确定了安大鹏有重大嫌疑。

发布会现场，孙宏韬正义正言辞的阐述着破获了十五年前的马小静失踪案，何君走过来告诉他又有了新的线索，于是他向媒体进行了说明并称暂时不方便告诉大家。何君在发布会现场看见了安大鹏，她追了半天后，安大鹏主动现身并询问何君是不是在找自己。他们把安大鹏带入了审讯室，并告知安大鹏，在马小静的发卡和牙齿里发现了工业用盐，可安大鹏却以他们没有证据为由继续狡辩。

何君告诉安大鹏，因为他知道陈勇患上了精神病，所以双方的角色是可以互换的，十五年前的真相应该是他绑架了马小静而被陈勇发现，他怕落下证据而将工业用盐塞进了马小静嘴里，他们互相殴打起来，陈勇打晕他后抱碰上小静离开。因为安大鹏的一时疏忽，落下了杀害马小静的一只手套，所以他当晚冒雨下山躲进了一家小卖铺买东西时，小卖部老板才向他询问手上的另一只手套怎么不见了。安大鹏听到何君说到手套的时候，他变得突然紧张起来。何君还告诉他，当年安大鹏用李安的假名到精神病院探访陈勇，在他确认陈勇已经疯了并得知陈勇自认为杀了那个紫色的女孩时，他就把陈勇当成了替罪羊。

安大鹏仍然狡辩，他坚信警察找不到证据，让警察拿出当年那支手套，这让顾明哲相当气愤。次日，何君带着手下和顾明哲一起到当年的后山寻找手套，但是没有找到任何线索，局长对此事非常生气，他给何君二十四小时来寻找凶手，如果那时还无结果，她这个中队长就别再干了。

大家在后山寻找手套未果，不免有些失望，有人说时间太长了，即使找到那支手套也可能面目全非了，大家绞尽脑汁也想不出来当年的那只手套究竟会在哪里。

晚上下班后，顾明哲在警局门口遇见马小静的母亲，她告诉顾明哲，自己不相信陈勇会是杀害马小静的凶手，其实她很早就认识陈勇，当年他是游乐场的管理员，当年他还免费让小静在游乐场坐飞马，她觉得像陈勇这样善良的人是不会杀害小静的，虽然她也想让凶手绳之以法，但她不想冤枉任何好人。

顾明哲回到家中，认真地思索着案情，他突然受到提示而想起了集装箱的滑轮，安大鹏当年住着用集装箱做的房子，其中一个集装箱不见了。他马上赶到山上去证实自己的想法，他认为当年的那晚雨夜造成了山体滑坡，导致安大鹏的另一个失踪的集装箱被埋，而很有可能在这个集装箱里有着此案的关键证据。次日，何君带着大家和挖掘机一起来到现场，果然，他们发现了失踪的那个集装箱，在里面找到了马小静的书包和安大鹏的另一只手套。

审讯室里，当顾明哲把发现的证据拿给安大鹏看时，安大鹏变得非常紧张和不知所措，他内心早已认定警察找不到证据的，因为当年他也不知道那个集装箱被冲到了哪里，可事实已经摆在面前，他不得不承认，顾明哲告诉他，让他接受法律的制裁才是天注定的。

马小静的妈妈来精神病院探访陈勇，她告诉陈勇，杀害马小静的凶手已经找到了，他摆脱了嫌疑，同时也感谢他当年奋不顾身地解救自己的女儿，陈勇似乎什么都明白了，他流下了激动的眼泪。

顾明哲回到警局，他从技术科同事那里取回那个旧手机，同事告诉他手机已经无法修复了，对此他非常纳闷，因为自己明明可以用它来进行通话的，为什么别人看来却是无法使用的。顾明哲回到家中，他再次接到曹征的电话，接通电话后，他一股脑地提出了好几个问题，曹征告诉他，自己也是一名刑警，而这通电话来自于2003年，他称这个电话可能是他打的最后一个电话了，但是这一切还没有结束，让他不要放弃，他们还会进行通话的，不过下一次是要顾明哲来说服1998年的自己，随后，顾明哲听到一声枪响，曹征便没了声音，顾明哲感到莫名其妙，一时间不知所措。

由于破获了十五年前的积案，上级领导非常重视，决定成立一个积案侦查小组，何君被任命为组长，老吴和顾明哲都被派来成为组员。老吴觉得自己有一种被发配的感觉，但是顾明哲却显得非常兴奋。顾明哲拿起一个卷宗，他看到上面的办案刑警正是曹征，便想起了之前与他通话的内容，于是他调取了曹征的个人信息。

时间推回到1998年的一个夜晚，连续有三起案件发生，都是夜晚落单的漂亮女子被杀，然后尸体被人用黑色塑料袋包裹后扔到江里，局长下达命令，让大家尽快破获此案，曹征也是负责该案的刑警之一。

1998年的一个深夜，一位年轻靓丽的女子正行走在路上，突然身后传来了脚步声，可当她转头看去时，却没看到任何踪影，等她继续前行时，曹征才从一棵树后走了出来，原来他是为了保护该女子同时来寻找凶手的。

在积案侦察组里，顾明哲将自己搜集到的从1998年9月到1999年4月期间，在桐江边上连续发生的9起女性被杀害案件的线索写在黑板上，向何君等人进行了汇报。被害人既没有财物丢失也没有被性侵的迹象，凶手的作案动机引来了大家的好奇。何君提出大家分头去走访被害人的家属，看是否能从中找到有价值的线索。

何君来到曹征家，向曹父询问有关当年浅滩杀人案的事情，曹父告诉她，当年曹征为了浅滩杀人案而整日忙碌，自己因为担心他的安危，特意给他买了一部二手手机。顾明哲深夜里还在不断地查看当年留下来的案宗，希望能从中找出一些线索，他回忆起接到的那通神秘电话，才破获马晓静的诱拐案，那么对于眼前这个杀人案是否也有帮助呢，他稍作犹豫，便拨通了电话。电话对面，1998年的曹征正跟同事们在浅滩附近搜索，腰间那部今天父亲刚送给自己的电话响了起来，曹征接听电话后，对那头自称是顾明哲的人毫无印象，还以为他是别的地方过来支援浅滩杀人案的同志，于是他将自己正在调查的一起女性失踪案告诉了顾明哲，他怀疑这名叫做王爽的失踪女子，是浅滩连环杀人案凶手的再次作案。

顾明哲听到了王爽的名字，急忙到黑板上自己书写的线索中查看，果然发现王爽就是9起浅滩杀人案其中的一位被害人。这时，顾明哲突然反应过来，王爽的被害时间是1998年，他与曹征所进行的就是时空对话。随后，他把王爽的尸体被发现的地点和被害时间告诉了曹征，曹征听到顾明哲所说的时间和地点而吃惊，这时同事突然大喊起来，称发现了王爽的尸体。电话挂断后，曹征和同事看到了王爽的尸体，他回想起对方在电话里给自己提供的信息，时间和地点完成正确，曹征脸上露出了不可思议的表情。

回到警局后，曹征与同事们就最近发生的四起女性连环杀人案进行了讨论分析，他们推测凶手在不图财不图色的情况下连续杀害女性，作案动机很可能出于某种病态心理，曹征看了手机，因为对方清晰地说出被害人尸体被发现的时间和地点，曹征忍不住怀疑那个叫做顾明哲的人很可能就是凶手。

静雅下班回家后，又一次看到了跟在身后护送自己下班回家的曹征，脸上不由得露出了甜蜜的笑意。曹征不知道自己早就被静雅和她的母亲发现，看到静雅母亲出来后急忙装成在附近找人的样子，静雅母亲主动邀请他进屋喝茶，曹征这才知道自己已经暴露，带着尴尬急忙找借口离开。

1998年10月10日晚上11点，按照电话里顾明哲提供的关于第五位被害者的信息，曹征和同事来到水位观测塔搜寻，果然在水面上发现了一个黑色塑料袋，两人急忙将塑料袋捞起，打开一看果然是一个年轻女子，幸运的是，因为发现及时该女子并没有死亡。2018年的顾明哲一夜醒来，惊讶地发现黑板上的第五位被害者范雪琴名字后面，突然多出了“幸存者”三个红字，他原本以为是恶作剧，可是同事告诉他这是事实，顾明哲打电话给何君询问范雪琴的消息，得到的结果证明范雪琴果然是幸存者，而且何君正在前往她家的路上。

顾明哲赶到范雪琴家时，正好看到她丈夫将一盆水泼在了何君身上，原来，范雪琴幸存后，不断有人询问案发过程，因此导致范雪琴生病去世，幸好范雪琴的女儿比较开明，她拿出了母亲的遗物给何君他们查看。顾明哲回到家中，回想着案件发生的变化，他终于意识到自己捡到的这个手机竟然可以连通两个时空。

时间推回到1998年，救过抢救后的范雪琴苏醒过来，曹征通过询问，知道了她的被害过程，凶手跟踪她之后将其击晕，然后捆绑起来丢入河中。她给曹征提供了线索，凶手穿着制服，胸口佩戴着圆形的徽章。

范雪琴绘制出袭击者的徽章模样，曹征和同事开始四处进行走访，想要找出与这种徽章相关的线索。次日一早，因为曹父提到银杏象征着爱的坚守和幸福，曹征便用小瓶装上家中结出的银杏，再次来到文静雅家楼下护送她上班。静雅知道他对自己的好意，故意在拐角处等着他，二人并排走到了印刷厂门口，曹征从口袋里掏出了那个瓶子送给了静雅，一种带着甜蜜的幸福在二人心中漫延开来。

经过走访和调查，警方确认曾经定做过这种徽章的单位，是一家机械厂。曹征独自来到这家机械厂，向保安室里的几位保安进行了简单的询问。在询问过程中，有一位叫做老刘的保安神色有些慌张，引起了曹征的怀疑。晚上下班后，曹征躲在机械厂外跟踪着老刘，老刘发现有人跟踪时，惊慌向前跑去，曹征确认老刘有重大嫌疑，便上前制服了他并将其带回了警局。可令曹征没想到的是，老刘被带回警局不久，就突然口吐白沫而倒地不起，他的口袋中掉出了几个机械厂制作的零件。

时间转回到2018年，何君和顾明哲一起，找到了已经退休的当年负责浅滩杀人案的警察陈忠奎。陈忠奎看到他们后非常反感，起身就要离开，何君和顾明哲上前拦阻，陈忠奎只好说出，当年自己就是因为曹征接到的一通莫名其妙的电话而害得自己丢了工作，还称现在他不想再跟警察有任何的联系。顾明哲从陈忠奎的口中听到曹征接到电话的消息后，脸上露出了奇怪的表情，经过一番挣扎，顾明哲还是很隐晦地把自己接到过从过去时空打来的电话的事情告诉了何君。何君根本不相信他所说的话，笑称他应该去看一下心理医生。不过，何君还是友好地告诉顾明哲，如果真的有那种电话，他就应该主动尝试一下，让事情可以变得更好。

回到1998年，因为老刘突然暴毙，曹征被列为嫌疑人接受了审讯，虽然他写份检讨就能过关，但陈忠奎却因此而被革职。曹征没想到自己的鲁莽产生了如此严重后果，他非常懊恼。在禁闭室里，曹征的电话再次响起。看到依然是顾明哲的号码，曹征接通电话后就对着他一顿呵斥，顾明哲告诉曹征，自己是从2018年打给他的，目的就是为了帮助他救下更多的人。曹征对顾明哲的解释很是不屑，顾明哲无奈之下，将第六个被害人遇害的时间和地点告诉了曹征。

曹征听到第六个被害人竟然是文静雅，脸上露出了又惊又怕的神色，醒悟过来的曹征看了看墙上的时钟，发现已经快到顾明哲所讲述的作案时间，他急忙大叫同事小蒋把自己放出去，可是因为上级有令，小蒋不敢放走曹征。与此同时，加夜班的文静雅刚离开印刷厂就被人跟踪了，随后她遭到袭击，被凶手用与之前相同的手段给丢进了河中。

从禁闭室逃出来的曹征知道文静雅加夜班的消息后，急忙来到河边寻找，由于机械厂保安故意指错了方向，等曹征发现漂浮在水面的塑料袋时，被捆在里面的文静雅已经停止了呼吸。次日，曹征找到了那个误导自己的保安家中，意外地发现对方的儿子也有一套带着徽章的制服，而且保安的儿子见到他后转身就跑。经过一番追逐，眼看曹征就要抓住对方，却被前来追捕他的同事们给制住。那个保安的儿子看到被按倒在地的曹征，脸上露出了得意的神情，却不料被一辆急速驶来的汽车撞倒在地。