在上海的1958年，警察局的解剖室内，氛围异常凝重。一具残破不堪的尸体被送入解剖台，但由于其中的尸块血腥至极，许多人都无法完成这项任务，无法拼凑出完整的尸体。这时，刚刚被调配到法医岗位的乌光启，尽管尚未有过亲自接触尸体的经验，但依然决定亲自上阵。虽然他所在的研究所条件简陋，资源稀缺，甚至连尸体的解剖场所都堪忧，他依然不退缩，毅然决定一试身手。面对这起复杂的案件，贾队长对乌光启并没有抱太大希望，甚至觉得他不过是草率行事。然而，乌光启却对自己的判断充满信心，他请求贾队长将解剖室的大门钥匙交给他，并表示自己将与尸体同吃同睡，提前在其中锻炼自己，彻底融入这一环境。贾队长无奈之下，将钥匙交给了他，心中却依旧怀疑乌光启是否能够承担这份沉重的责任。
转眼来到1997年，乌光启再次站在解剖室中，凝视着面前的尸体，神情专注，陷入了深深的思考之中。他开始怀疑，这个死者可能并非死于单纯的伤害，而是中毒。案件的复杂性逐渐揭露，乌光启决定不急于结论，反而选择在现场停留更长时间，进行更为细致的研究。法医的初步报告很快传来，结果显示死者汪宁的体内确实含有安眠药成分，这一发现让案件的悬疑更加深重。在深入调查后，警方再次联系了汪宁的丈夫陈书平。面对质询，陈书平的表现显得极为慌张，甚至请来了律师，明显是在回避什么。随着进一步的追踪，陈书平的嫌疑逐渐加大，警方开始加强对其的监控，甚至对他生活中的细节展开了全面调查。
经过一番细致的侦查，警方发现，陈书平不仅有外遇，且与两位姐妹情妇关系暧昧，还与他们有一个儿子。令人震惊的是，汪宁在事件发生前的半个月，曾因发现陈书平的婚外情而在情妇的小区闹得不可开交，这一切似乎为案件的发生埋下了伏笔。乌光启则未曾放松，依旧在案发现场仔细勘察，凭借细致入微的观察力，他发现了一些之前被忽略的关键线索。通过放大镜，他终于在现场找到了一丝血迹，原来这血迹竟来自一把弯刀，这把刀正是陈书平的同学所送，但令人匪夷所思的是，陈书平坚决否认这把刀的存在，声称它在两年前就已丢失。随着案件调查的深入，更多不为人知的细节浮出水面，陈书平的作案手法也逐渐清晰。
根据现场的情况，乌光启大胆地推测出案发的经过。他认为，陈书平事先录好了汪宁的声音，然后在事发当天通过下药的方式让汪宁丧命。在杀害汪宁之后，陈书平不慌不忙地清理了现场，将血迹清除，并穿上了自己事先准备好的稍小一码的运动鞋，以此来混淆侦查者的视线。在这一过程中，他还刻意留下了脚印，并带着所有可能的证据离开了现场。经过调查，警方在陈书平的包中找到了确凿的证据，紧急赶往陈书平的办公室展开搜查。当陈书平面对这一切时，依旧表现得异常冷静。然而，乌光启凭借敏锐的直觉，迅速锁定了陈书平书桌下的一个柜子。在柜子的角落，乌光启发现了一块不显眼的血迹，经过法医鉴定，确认这块血迹属于汪宁。
随着案件的进一步推进，陈书平的情妇供出了更多的信息，揭露了汪宁掌握了陈书平行贿的证据，并用此威胁了他。正因如此，陈书平产生了杀害汪宁的念头，最终使得这起命案的真相逐渐明朗。案件告破后，乌光启被局里返聘，继续回到了曾经为之奋斗的岗位，身心愉悦，神清气爽。局长本打算为乌光启提高待遇，但乌光启却丝毫不为这些物质所动，他只是希望能继续从事自己热爱的工作。
在返聘后的日子里，乌光启不再仅仅局限于实验室的工作，他频繁地前往各地，为警察们进行培训和演讲，分享自己多年的侦查经验与法医知识。到了2004年，乌光启回到了内蒙古，准备给当地的警察进行授课。在前往讲课的途中，乌光启接到了于队发来的案件资料，正准备钻研之时，突如其来的堵车让他不得不借用当地老乡的马匹继续前行。尽管因年初受伤，旧病复发让他难以坚持，但他依旧顽强地继续赶赴讲课现场。小飞在此时接手了乌光启的工作，代为为大家讲解案例。这次讲解的案件是两年前发生在虎乡的一起爆炸案件，乌光启带领警员们在案发现场仔细勘查，进行现场筛查和挖掘，以寻找一丝可能的线索。这一切都彰显了他对案件的深度关注以及从未懈怠的职业精神。