2000年，正在放假的小学生夏木在老师夏金兰家里生活，夏金兰在外出买鱼的时候被一名黑衣男子尾随并入室杀害。另一方面，刚刚加入重案队的冷小兵满腔热血要破个大案子，在师傅陈大明的介绍下，了解了海舟市近年来最大的案子——海舟连环杀人案。之后，恰逢师兄高鹏出警，第一天上班的冷小兵接到了一通神秘的报警电话，冷小兵和刑警李岚赶赴现场。由于报案人没说具体的门牌号，他们两人只能分头寻找。冷小兵一路查询找到了夏金兰家里，正好和凶手碰了头，由于过度紧张，冷小兵没有开枪反倒被凶手用花盆砸晕，凶手在逃跑途中被李岚堵住，为了脱身，他又残忍地杀害了李岚。陈大明和高鹏赶到现场，他推测报警电话就是凶手打的，且在公用电话和张贴的通告上都找到了一枚相同的指纹，且能确定凶手的右手有烧烫伤。

17年后，长大成人的夏木，来到了警队报到。接待夏木的高鹏在得知夏木的身份之后，十分惊讶。并且夏木执意要去重案队更加深了高鹏的怀疑，高鹏想找冷小兵商量一下，但是冷小兵着急出警，便随手带上夏木，并没有听高鹏的嘱咐。森林公园马煜案现场，技术队在现场发现了死者身边有一趟39码的脚印，怀疑是嫌疑人的，但是却无法确定嫌疑人的身份，冷小兵经过查探猜测死者一定有个随身包，而随身包的丢失就是目前的一大疑点。而且经夏木的分析，这是一起仇杀案，嫌疑人想让死者为某件事道歉。夏木的一番分析得到了冷小兵的好感，冷小兵邀请他一起回警队，路上他问起夏木的名字，再得知之后，大为诧异，回到警队，冷小兵担心夏木是带着仇恨回来调查海舟案的，于是将他留在了自己身边。

马煜案的案情分析会上，夏木发现了现场脚印的问题，判断出现场的39码鞋印来自于两个人，并通过现场脚印的排布，推测出了一个地点，警方前去挖掘，果然挖出了很多动物的尸体，从而推断出马煜是一个虐待动物的人，而嫌疑人杀死马煜也是为了让他为这些动物赎罪。所以嫌疑人很可能养宠物，且宠物也别马煜杀死了。冷小兵再次来到马煜家，从他的抽屉里找到了很多狗链和狗牌，据他的妻子交代，马煜不仅虐待动物，而且还录下了视频，回到警队，冷小兵让夏木去档案室调查一下近5年来关于动物失踪的案子。夏木来到档案室查案件卷宗，被来拿卷宗的警员打断，他这才得知海舟案要重启了，另一方面，冷小兵也看到了海舟案的卷宗被成批运走，警员解释到，海舟案重启了，但是高鹏嘱咐过，重案队不得参与。夏木从档案室找到了一个因宠物纠纷导致的汽车燃烧案，嫌疑人名叫肖华军，但奇怪的是，烧车案发时，有他的心理医生沈雨为了提供了不在场证明，冷小兵觉得奇怪，便和夏木来到了肖华军家。

肖华军坠楼死亡，冷小兵赶赴现场，电话呼叫小刘和夏木。夏木从肉类批发市场醒来，又回到了沈雨家，恰好碰上沈雨上电梯，沈雨说自己下楼买早餐了，并告诉夏木身上有血，别被警队的人发现。夏木来到凶案现场，但因为是水泥地，所以无法辨别是否有第二人出现在现场，夏木知道自己晕倒的那段时间，沈雨很可能作案，于是想找冷小兵坦白，他路过高鹏的办公室，就进去跟高鹏坦白了自己的错误。高鹏想要惩罚夏木，但是被冷小兵保护下来，第二天，高鹏尊重冷小兵的意见只让夏木写了一份检查。经过顾法医的分析，肖华军坠楼很奇怪，既不是自然下坠，也不是有人推下去的，而是奔跑着跳下楼的，结合技术队的调查，找到了肖华军使用的凶器，也确认了肖华军就是杀害马煜的凶手。但由于肖华军已死，高鹏向市局申请中止调查此案。但冷小兵对于没揪出沈雨十分不甘心。

沈雨打开箱子后，收到了一份生日礼物。思念父亲的情绪涌上心头。她一直认为父亲没有和人私奔，而是失踪了。埋藏在内心想找到父亲现居何处，更加急迫。小荣药房搞店庆活动，路过的何伟光与店经理刘莉发生冲突，导致刘莉猝死。何伟光被带回警队，由于刘莉有先天性心脏病，所以不能判定何伟光故意杀人。但冷小兵却发现何伟光右手的烫伤与海舟案的凶手一致，在冷小兵的盘问之下，何伟光并没有露出马脚。冷小兵和夏木同时对何伟光放心不下，两人先后来到了何伟光工作的屠宰场，但经过冷小兵的仔细观察，确定何伟光不是海舟案凶手。夏木为了调查海舟案，偷走了冷小兵的档案柜钥匙。另一方面，沈雨托好友胡刀刀调查到了夏木的治疗记录，而且她怀疑自己的父亲其实没有失踪，而是一直秘密地生活在他身边。