季洁等在押解412重犯张竞民回程的途中听到15声枪响。季洁向郑一民汇报，五组组长沈耀东主动要求去现场。郑一民提出让季洁担任六组组长，季洁却说想要孩子，建议“空降”一个组长。

经调查，枪声出现在 “锦绣地”，是个价值几十个亿的地产项目，多次因拆迁发生械斗。季洁与沈耀东用死者手机拨出通话记录里的呼出号码，正是前来向郑一民报道的佟林的手机。季洁、沈耀东深感意外。

郑一民正式向大家介绍了佟林并宣布，佟林担任联合调查组组长。佟林提到了12年前老五组组长殉职并丢枪的案子，沈耀东对此极为不满。技术部门证实15发子弹都出自12年前五组组长丢失的五四手枪。

马德亮报案，妻子陈晓娟被杀。经调查，凶手是一个穿左黑右白衣服的人。

DNA比对的结果显示，陈晓娟死前与一个叫李全安的人发生过性关系。经调查，马德亮因为“小三”的问题与陈晓娟已经闹了一年多离婚。最终，季洁通过李全安家的无线路由器查出，原来是马德亮盗用了密码，假扮李全安上网勾引陈晓娟。等到李全安与陈晓娟发生关系后，潜入杀害了陈晓娟。

经沈耀东调查，是拆迁公司经理崔强带人打死了钉子户袁大坤，张竞民却交代崔强已经失踪了一个月。警方找到了一个头盖骨，头盖骨侧面有一颗弹头，经比对是同一把五四里射出来的。“15枪”案正式更名为“16枪”案，调查组展开了艰苦的刑侦。

张竞民交代杀死崔强的人外号叫老黑，沈耀东查看张竞民的监控录像，怀疑佟林去找张竞民的画面和声音全被郑一民删除了。

沈耀东带领季洁和王勇背着佟林到张竞民家搜查，在通讯录上发现老黑的手机号和袁大坤的是同一个号码。第二天案情分析会上，沈耀东说已经查到去“锦绣地”谈判的五人的线索，并要求佟林解释电话号码的事情，佟林承认自己为工作撒了谎，引起大伙不满。郑一民严厉批评了沈耀东和季洁私自办案的行为。

佟林利用郑一民从沈耀东嘴里套出嫌疑人李胜保的地址。沈耀东告诉季洁和王勇在通讯录上发现电话号码是他给佟林设的套，说明郑一民和佟林之间一定有不可告人的秘密。李少成从监控录像上发现张竞民除了412还另外跟踪着一个女人（陈雪）。

龙吟山风景区发现裸体女尸，季洁派周志斌和韩丽赶往现场。周志斌和韩丽找到一堆灰烬。韩丽用手机上的条形码扫描软件查到了灰烬中条形码的信息——拉梅尔面霜。经追查，找到了徐副主任的秘书周自明是它的买主。季洁等人来到风景区接待处无意间闻到服务员小粉身上的香气使案情有了巨大突破……

郑一民和季洁问佟林让张竞民跟踪陈雪的原因，佟林说自己当时在特情支队工作，只能找张竞民做这些下三滥的事。

季洁要求和佟林一起调查天城小区的爆炸案，目的是协助沈耀东暗中调查佟林和郑一民是否有黑势力保护伞的问题。

但在关键时刻佟林瞒着所有人带着季洁和王勇突然来到了五组布控已久的李胜保家，并找到了在“锦绣地”谈判时被打伤的那五个人，遗憾的是已经死了两个重伤，剩一个活着的秦大力还被佟林“洗了脑”。沈耀东对此非常气愤。了解实情后，季洁对佟林为保留活口才能继续破案的理由表示认同。

天城小区的爆炸案，经调查，房主厉建军是个房虫，最近一年多一直在卖他的房子，厉建军天天涨房价惹怒了很多买主，但最后的买主牛国光却声称愿意替厉建军去死……

天城小区爆炸案，在轰炸师当过兵的牛国光为儿子上试验中学拿出全部积蓄和借款要买厉建军的房子，临近过户厉建军却再次提出涨价。凶手直指牛国光，却苦于没有证据。

锦绣地“16枪案”再次陷入困境。郑一民在会上对此极为不满，要求大伙必须想出个招来。

四个完全不相干的人都在半夜2点接到亲人、好朋友打来的电话，让他们在天亮之前离开本市，并且不许问原因……六组接到报案后顿时紧张起来，“原子弹爆炸”的消息传遍了上上下下。季洁通过上网查询“关于粮库熏蒸的问题”发现这四个人的目的是要分别在这四个地点同时释放磷化氢气体。会上季洁说了这四个地点的名称，佟林发现这四个地点都和“锦绣地”的开发商苏渤海有关……

沈耀东带着郑一民和季洁居然在佟林家找到了崔强的尸体和那把12年前丢失的五四手枪。沈耀东和季洁讯问佟林，佟林却将他是如何与郑一民、谢局一起设局引沈耀东“上钩”的事实全盘托出，从而揭露了沈耀东“黑警察”的真实面目。沈耀东坦白了自己被逼无奈走向犯罪深渊的真实情况和原委，并要求协助警方抓捕犯罪嫌疑人葛安，戴罪立功。

警方终于制止了释放毒气的犯罪行为，避免了一场大灾难。