某晚，警察局来了一个不速之客军（王宝强 饰），他向当值探员报称自己杀了五个人，但他既说不出与受害者关系，又不能描述出受害者被杀过程或遇害地点。原来只是计划把五人杀死。探员在记下军的联络住址后便把他驱逐，在探员眼中，他只是一名无聊的精神不正常者。可是不久，督察汉（刘青云 饰）驻守的区域却发生了一件凶杀案：死者形状恐怖，汉认为这种处死方法带有不寻常的动机，不到一星期汉接手另一宗凶杀案，死者也是一名男子，死于一个废置的机械工场。他的死法十分残酷，死者的双脚被强行穿上细尺码的红色高跟鞋，脚面和两侧都钉上了十多口的

一个往常的日子里，医生像平常一样打开了他办公室的门，很快他发现了一丝不妥……一低头，医生竟然在他办公室里发现了尸体！在仔细观察了死者的脸之后，倒霉的医生很快意识到，自己这次遇上了大事件——死者是他曾医治过的病人，而这个病人是一个社会名流。现在，这个“知名的尸体”正躺在他的屋子里，头号嫌疑犯显然就是自己！成为了头号嫌疑犯的可怜医生，为了洗脱自己的嫌疑，决定展开一系列的调查……

本片以近年来发生的十二起影响特别重大、案情复杂、侦破难度极大并成功侦破的刑事案件为背景，以纪实的风格、艺术地再现扑朔迷离，惊心动魄的侦查缉捕过程。故事讲述阀门厂老板周成龙失踪一天后，被人发现死在上村路一幢住宅内。死者的弟弟在案发后不知所踪，嫌疑重大。副队长诸葛智在案情调查中发现，死者刚离异的妻子周丽芳竟是自己的初恋女友，没想到婚后大款丈夫并没有给她带来几天的幸福。诸葛智认为此案情杀、仇杀的可能性极大，而队长陈海涛认为死者弟弟背后的那帮赌徒不仅有作案动机，也具备作案条件。对此，两种意见各执一词。红鼻子等赌徒

林河市公安局局长秘书苏岩未经领导许可参加了一个竞赛类电视节目，并与搭档张秋燕赢得冠军。然而张秋燕却于当晚被人谋杀在家中，现场留下神秘的“黑蚂蚁”。苏岩因而成为嫌疑人，他主动请缨加入刑警队。苏岩结识了死者张秋燕的表姐孙红。孙红和报社编辑薛成正在谈恋爱，而薛成是苏岩在文学方面的笔友兼老师。薛成的姨夫又是孙红的上司。当警方寻找罪犯的时候，新的命案又接连发生，死者都跟孙红有关。而且凶手每次作案后都要拿走一张小额存折并在现场留下黑蚂蚁。其实耿长春早就利用职权霸占了孙红，孙红不想伤害薛成努力回避他，然而薛成却变本加厉