2006年初冬，在中国西部某省的边阳市，公安局长赵伟东（田小冰饰）勤勉且精明，使得辖区的治安平和安静。然而在副市长高中信上任的第一天，他在为世纪广场落成剪彩时遭遇枪击，赵伟东替他抵挡了两枪。奇怪的是，这两颗子弹并非来自同一枪。
赵伟东下令刑警队长宋杰（田征饰）开始调查高副市长的死因，然而五天后，高市长却在从省城赶往边阳市的高速公路上突遇车祸身亡。3·12的枪击案和事隔仅五天的车祸，引发了众多猜测。警方根据枪击案现场留下的弹壳发现，其中一颗子弹是十六年前曾由黄志强使用的，而黄志强在被包围时曾饮弹自尽。
就在案件调查似乎没有进展时，警员毕大海发现了一部手机。但当警方找到机主时，他已经遭人杀害。
情况变得更加扑朔迷离。此时，刑警队长宋杰带领着杜晓琪等警员展开调查，利用大智慧和谨慎的方式一步步揭开了枪击案和车祸的真相，发现了隐藏在背后的阴谋和悬疑。大家都在想，凶手会是谁？真相又会是什么？