在一次围捕行动中，首次执行任务的刑警普克遭遇惯犯左小兵，两人同时举枪，左小兵重伤被送往医院，女医生米朵无力回天。小丁丁放学回家，打开了紧闭的家门，发现妈妈王敏死在家中，脸上还留着一丝笑容。刑警队长彭大勇带普克赶到，发现现场已被凶手仔细清理过，几乎找不到有价值的线索，但据王敏的邻居讲，案发当天，看到一个着深色西装的男人进过王敏家。在家休息的米朵被噩梦惊醒，姐姐的前夫赵刚打来电话，告之奶奶王敏被害的消息。

调查得知，王敏个人生活较为开放，通过对现场证物的提取，发现死者卫生间内留有两种来历不明的不同血型毛发，队长彭大勇接到妻子的电话，告之小强在学校踢伤了同学天天的眼睛。米朵心情复杂地翻看小时候和姐姐的合影，普克打来电话，欲和米朵约见谈谈王敏生前的情况，却被米朵冷冷回绝。彭大勇在医院无奈地听着天天妈妈的抱怨，天天的父亲人事局人才中心主任陈志宇却非常大度、谦和，使彭大勇深受感动。在进一步的调查中，普克得知死者王敏的前夫赵刚，曾经是米朵的男朋友。

普克和彭大勇发现王敏生前和所在的市政府文化科科长张建民关系暧昧，通过DNA验证，现场留下的不明毛发有一种正是属于他的。但张建民只承认与王敏有不正常关系，经查证，案发时，他确有不在场证据。米朵总被同样的噩梦纠缠，加上左小兵之死带来的打击，使她无法拿起手术刀。在医院走廊，陈志宇帮米朵捡起了被撞落在地的辞职报告。普克找到米朵，指出米朵只是在逃避，米朵也了解到十年前的普克在结婚前夕，女友被人意外杀害的内心苦痛。

外人进入市政府机关宿舍作案的可能性很小，普克建议把调查重点放在王敏生前工作的市政府机关。米朵辞职回上海父母家，在火车上遇到外出开会的陈志宇，陈志宇善意地提醒米朵要想好回家如何向父母交代。深感工作压力的普克来到左岸酒吧，结识了开朗、热情的林红，两人居然都猜中了对方的身份和背景，身为酒吧女老板的林红不禁被眼前这个男人吸引。

经过筛选，市政府机关中符合嫌疑人特征的几个人被一一询问，包括即将被调查去往省委担任要职的副市长周涛，主任陈志宇也在被调查之列。普克找到出差返回的陈志宇进行调查，发现陈志宇谦和平易，有较高的心理素质，他也和副市长周涛一样，案发时一人在办公室午休。很快，来自局领导的压力使得彭大勇和普克不得不暂停调查。普克驾驶摩托车去办事，回想起初访时陈志宇过于正常的表现，却突发了交通意外。

受伤住院的普克将自己的怀疑告诉了彭大勇，彭大勇却不同意他的看法。陈志宇前来探望普克，普克一番试探，陈志宇回答得滴水不漏。米朵因为惦记王敏命案的进展情况，决定离开上海，回去看望普克。普克从与米朵的谈话中受到启发，发现人的本能是无法隐藏的，更坚定了对陈志宇的怀疑。伤愈出院的普克被告知已被借调回计算机中心，深夜，普克来到法医老黄的办公室，发现五年前也曾有一美丽少妇被杀，和王敏一案有很多相似之处。