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民国初年，到处飘扬着外强旗帜的上海滩，成了冒险家和赌徒的乐园，租界、华界暗潮涌动，谜案迭出，善与恶，灵与肉，在这十里洋场的一个个迷局中生死相搏。此时的上海还仅仅只是一座县城，县长陆江山沉稳老练，善于在洋人和华商之间夹缝求存。陆江山膝下有一女名唤陆艳儿，自打出生便被指婚给了世交杨家的独子杨金邦。聪慧美丽的陆艳儿对杨金邦很是迷恋，打心眼里希望早日成为杨金邦的妻子。而尚是青年的杨金邦受到当时进步思想的影响，对时任绍兴商会会长的父亲杨学年保守救国的主张不敢苟同。杨学年满怀救国之心，对忤逆自己的杨金邦很是失望。望子成龙的杨学年将杨金邦打发到英国留学，期盼有朝一日杨金邦学成归来，光耀门楣。陆艳儿得知杨金邦即将前往英国，央求父亲陆江山要和杨金邦同往。陆江山来到杨家征求杨学年的意见，杨学年早已将陆艳儿视为自己的未来儿媳，和陆江山一番商议之下便同意了此事。转眼两年多时间过去，来到英国后的杨金邦痴迷福尔摩斯，对自己的学业不屑一顾，终日沉迷在案件的研究侦破当中。这日，杨金邦收到一封发自国内的电报，从电报的内容中杨金邦获知了自己父亲杨学年身故的消息，还未来得及悲痛，电报上的寥寥几字却让杨金邦心绪不安起来，凭借着自己的专业知识，杨金邦越发觉得电报的内容漏洞百出。带着悲痛的心情和对真相的渴望，杨金邦毅然决定回到上海一探究竟。与此同时，陆艳儿也收到了父亲陆江山发来的电报，得知杨父去世的消息后，陆艳儿急忙前来安慰杨金邦，试图劝说杨金邦安心完成学业后再行回国。杨金邦将自己所收电报的异常之处一一告知陆艳儿，陆艳儿见劝阻不下，只好任由杨金邦先行回国。杨母对杨金邦的突然归来显得很是意外，责怪杨金邦应以学业为重。杨金邦将自己收到神秘电报之事说了出来，杨母却一脸质疑，肯定地告知杨金邦其父的死因是心脏病突发，并且已由官方做出了鉴定。杨金邦对所谓的官方鉴定很是不屑，直觉告诉他父亲的死一定另有隐情。杨金邦向管家福伯询问父亲死时的情景，福伯本名江有福，跟随杨学年已有十数年光景。福伯依言将自己在书房发现杨学年暴毙的情形告诉了杨金邦，并且确信地表示杨学年当时并无其他异样。杨金邦来到父亲的书房查看，意外地在书桌缝隙中发现了残留的米粒状异物，杨金邦将异物小心地收集起来，抬头间又看到父亲当初放置在书柜上的木夹盒子有错位的痕迹。种种迹象让敏锐的杨金邦更加质疑父亲的死因，一番思量之下，杨金邦决定从那份神秘的电报下手。杨金邦来到电报局，一番讨好贿赂之下拿到了电报底稿，再与杨学年的病历单上的字迹对比，终于找到了给自己发出神秘电报的周医生，而这个周医生，不仅是父亲杨学年的私人医生，更是官方鉴定证明的签字人。陆艳儿虽身在国外，但心中对杨金邦更是牵挂。久经考虑之下， 陆艳儿向学校提出了退学申请，只身回到上海与杨金邦汇合。
杨母对杨父的意外身故虽然痛心，但是也没有对官方鉴定的结果表示怀疑。杨金邦从周医生处回来后，将周医生被迫签署尸检报告的事实告诉了杨母。杨母虽然不解，但是也不愿意杨金邦继续折腾，只希望杨金邦能尽快返回英国继续学业，完成杨学年生前的遗愿。杨金邦推说开赴英国的轮船还有八天的时间，心中暗下决心一定要找到查明父亲的真正死因。杨金邦经过与周医生一番沟通，决定到巡捕房询问杨学年尸检的情况。巡捕房的巡官张其芳得知杨金邦留洋归来，自然不敢闭门谢客。杨金邦拿出贿款并把自己的来意告诉了张其芳，张其芳收下钱财，告知杨金邦巡捕房只是协助办案，建议杨金邦到会审公廨打探。杨金邦依言找到了会审公廨的主审官李伯伦，被李伯伦告知如果要推翻死亡鉴定需要出具确凿的证据。杨金邦捋清了程序，便前去医馆寻找周医生。杨金邦将自己在杨学年书桌上收集到的米粒状异物交给了周医生检验。周医生告知杨金邦只能确定是含有剧毒的呕吐物，让杨金邦到英国人的医院再次确认。杨金邦来到英租界的医院，付费让院长杰尔逊用先进设备重新检查了一番。杰尔逊告知杨金邦，可以确认是一种神经性剧毒。杨金邦回到家中，将管家福伯再次叫到书房询问杨学年死时的情形。福伯仍然坚持称杨学年死时并无其他异样。这让已经肯定父亲是中毒身亡的杨金邦顿时百思不得其解。陆江山来到杨家看望杨金邦，杨母拉着杨金邦一起吃饭，顺便确定杨金邦和陆艳儿的婚期。杨母让下人为陆江山倒上蛇酒，杨金邦心中一愣，顿时恍然大悟起来。杨学年生前喜欢喝蛇酒养生，而管家福伯正是养蛇人，采集蛇毒正是他吃饭的本事。杨金邦想到此处，急忙离开家中前往西郊蛇场。杨金邦在蛇场买了一小瓶蛇毒毒液，送到了英租界医院院长杰尔逊的手中。不多时，杰尔逊便将蛇毒与米粒状异物的共同点找了出来，杨金邦终于确认了父亲杨学年身中蛇毒而亡的事实。杨金邦来到会审公廨找到主审官李伯伦，要求抓捕管家福伯。李伯伦对杨金邦能够推翻官方对杨学年的鉴定结果很是意外，对抓捕之事避而不谈，推说让杨金邦找到蛇毒与福伯的联系，也就是找到福伯用蛇毒杀死杨学年的证据。杨金邦无奈之下回到家中，从下人口中得知福伯已经搬到了英租界的大宅中，这让杨金邦更是疑心倍增。
虽然杨金邦肯定父亲杨学年是身中蛇毒而死，然而经过一番思索之下，杨金邦得知口服蛇毒并不能让人致命。杨母和陆江山极力劝阻杨金邦继续调查，让杨金邦专心等待船票前往英国完成学业。杨金邦苦恼之下也决定不再追查下去。这日，杨金邦来到周医生处告知自己准备放弃调查，周医生对杨金邦的态度转变如此之快很是费解，细问之下才得知杨金邦苦思之处。周医生告知杨金邦，杨学年出事前一天在自己诊所中拔牙，蛇毒极有可能是从牙齿的伤口处混入了血液之中。周医生所说的话让杨金邦眼前一亮，杨金邦回到家中苦苦思索，捋清了杨学年死亡的来龙去脉。杨金邦开始对陆江山起了疑心，自从杨金邦回到上海以来，陆江山都在极力劝阻杨金邦的调查，并且杨金邦有一次还发现了福伯和陆江山态度暧昧的在说悄悄话。杨金邦将自己的调查结果写成书面报告，交到了会审公廨主审官李伯伦的手中，并请求李伯伦再次重审杨学年死亡一案。会审公廨经过一番商议，认为杨金邦的推断并不能作为事实根据。杨金邦决心找出最有力的证据说服一众主审官员。回到家后，杨金邦手持皮鞭，来到杨母的房中，恳请杨母让自己开关查验父亲的死因。杨母看着杨金邦诚恳的模样，心中一软，答应了杨金邦开棺验尸的请求。杨金邦和周医生将杨学年尸体的皮肤组织提取后，送到院长杰尔逊处进行检查研究，杰尔逊利用先进的检测仪器，终于肯定了杨金邦所有的调查证据，杨学年确系是身中蛇毒而亡。杨金邦急忙乘坐黄包车来到管家福伯的大宅中，不料福伯似乎已经预知了杨金邦会来，早已往自己的身体内注射了蛇毒。杨金邦进门的刹那，便看到福伯已经气息奄奄。杨金邦一直怀疑还有幕后凶手，不巧的是，陆江山便闯进了门来。杨金邦看到陆江山如此快速的出现，心中很是疑心，质问陆江山杨父之死的实情。陆江山吞吞吐吐，再次劝说杨金邦事已完结，不要再折腾下去。杨金邦从陆江山的表情中肯定父亲的定然另有隐情，见陆江山不愿相告，决心与陆家分道扬镳。而此时的陆艳儿也已退学回到了上海，回来的第一件事陆艳儿便来到杨家寻找杨金邦，不料敲门之际却被杨家的下人阻拦在了门外，陆艳儿百思不得其解，只好回到家中向自己的父亲陆江山询问缘由。杨金邦因为破获了父亲杨学年中毒身亡一案被上海的报纸广为报道，杨金邦顿时成了上海滩家喻户晓的人物。这日，杨母决定返回余姚老家修养，杨金邦将杨母送上了火车。出了车站后，巡捕房巡官张其芳将杨金邦请到了饭店中，力邀杨金邦加入巡捕房。杨金邦不愿为洋人做事，谢绝了张其芳的邀请。而上海督军府都督陈启泰也久闻杨金邦大名，亲自前来邀请杨金邦到督军府做客，杨金邦不好拒绝，只好随陈启泰来到了督军府中。
杨金邦随陈启泰来到督军府，陈启泰诚恳邀请杨金邦加入督军府。杨金邦被陈启泰一番救国救民的话语打动，答应了陈启泰的邀请。恰逢革命党人宋泽林前来上海演说，陈启泰为保护宋泽林的安全，将保卫工作交给了杨金邦，并任命杨金邦为督查特派员。此时的上海，青帮的势力极大，而陈启泰觊觎青帮的势力，欲要招揽为己所用，在多次派出说客无果之后，陈启泰决定让杨金邦前往游说。杨金邦欣然领命，决定完成好陈启泰交给自己的任务。杨金邦来到青帮的总部望江楼，递上拜帖欲见现任帮主胡媚。胡媚对杨金邦的大名亦有所耳闻，爽快地接见了杨金邦。杨金邦刚说明来意，却立即被胡媚下了送客令。杨金邦悻悻离开了望江楼，陈启泰对杨金邦好生安抚，并将胡媚的详细资料交给了杨金邦研究。次日，杨金邦再次来到望江楼，恰巧胡媚正要出门。杨金邦喊出胡媚的原名胡雪婷，胡媚对此很是讶异，饶有兴趣地让杨金邦随自己去外滩散步。二人来到上海的外滩，胡媚将自己被男人抛弃后嫁给青帮老大的事实告诉了杨金邦，杨金邦暗自感叹之际，胡媚将宋泽林的来沪演讲的报纸交给杨金邦，杨金邦这才得知原来抛弃胡媚的人正是宋泽林。陆艳儿被拒杨家门外后回到家中后，便做了一桌好菜饭准备从陆江山口中询问杨学年中毒之事。陆江山虽然对杨学年之死很是感慨，但是任凭陆艳儿如何询问也是闭口不言。陆艳儿很是无奈，只好给陆江山敬酒，并跪在陆江山面前请求陆江山原谅自己。陆江山自然听出了陆艳儿欲要与自己断绝父女关系，心中痛苦地陆江山依然不为之所动。陆艳儿见此，毅然离开了家中。离家之后的陆艳儿四处游荡，饥饿之下只好来到杨家。下人严妈见陆艳儿饿得可怜，便将陆艳儿带进了杨家吃饭。不巧，杨金邦回到家中后看到了陆艳儿，心中顿时冷了下来，吩咐严妈让陆艳儿吃饱后离开杨家。陆艳儿见杨金邦如此对待自己，哭哭啼啼地离开了杨家。陆艳儿当夜便在街头露宿了一宿。清晨之时，陆艳儿发现街角处热闹异常，起身查看后发现一个画家正在蒙着眼睛作画，好奇心大起的陆艳儿也混入人群中观看起来。待画家作画完毕，陆艳儿也准备离开，画家却出言让陆艳儿当其模特。陆艳儿此时大感饥饿，画家只好带陆艳儿先去填饱肚子。正在街头就食的陆艳儿却意外地发现杨金邦正和一个女子乘坐着一辆黄包车经过，陆艳儿越想越觉不对，少女心思的她误以为杨金邦另寻新欢，于是便起了跳河轻生的念头。关键时刻，画家出现在河边，将陆艳儿阻拦了下来。陆艳儿一时冲动，被阻拦后仔细一想也暗怪自己莽撞。陆艳儿见画家不像宵小之徒，恳求画家收留自己。画家经不住陆艳儿纠缠，便将陆艳儿带回了自己家中。
居无定所、身无分文的陆艳儿跟随画家来到他所谓的豪宅，扑面而来的异味还是让本已做好思想准备的陆艳儿捏紧鼻子。乐观开朗的画家向陆艳儿指了指角落里的柴草堆后便自顾自地上床睡觉，陆艳儿几时在这种环境下住过，大发脾气之后，还是不得不蜷缩在柴草堆上，却忍不住阵阵咳嗽。画家不得已和陆艳儿交换位置，陆艳儿眼前浮现过去的情景，既怀疑杨金邦另觅新欢，又不愿意相信。杨金邦接受任务之后，认真了解自己的保护对象宋泽林，可是督军陈启泰和青帮大姐大胡媚不同的评价让杨金邦很是困惑。列车上，倜傥儒雅的宋泽林和同伴畅谈孙中山先生的政治主张，明确这次上海之行的任务是掀起革命高潮。上海火车站，杨金邦向下属精心布置保卫任务，陈启泰亲自迎接宋泽林。宋泽林面对记者的采访慷慨陈词，回忆自己学生时代在上海的美好时光，呼吁国民能够自强，掀起一场荡涤陈腐没落、催生勃勃生机的革命台风。青帮总部望江楼内，胡媚正在慵懒地小憩，听到宋泽林到上海的消息，急切地命令手下马上备车，被受青帮已故帮主桂明兰委托暗中监视胡媚的张士英飞刀阻止。陈启泰把宋泽林安排在租界内相对安全的东方旅馆，并让杨金邦跟随左右。杨金邦巡视时发现门是反锁着的，却又看到宋泽林坐车从外面返回，遂上前质疑，惹得宋泽林满脸不快。询问车夫后杨金邦得知宋泽林是刚刚从望江楼回来，立即坐车前往望江楼调查，恰好听到胡媚和张士英的争吵，知道了张士英对胡媚和初恋宋泽林偷情一事大发雷霆。胡媚解释因为宋泽林威胁自己，为了弟兄们不得已而为之，张士英发誓青帮与宋泽林势不两立。深夜，杨金邦来到督军府再次询问宋泽林的情况，陈启泰异常生气，责怪杨金邦的话玷污了自己对宋泽林的信念，并命令杨金邦立即返回旅馆保护宋泽林的安全。杨金邦垂头丧气外出时碰掉了送给陈启泰的卷宗，发现似乎有宋泽林的材料。杨金邦满心疑惑地走向旅馆。蟋蟀低鸣，灯光朦胧，微风拂动窗纱。宋泽林警觉地察看窗外情况，一无所获之后重新躺下。突然，窗边细微的声响让宋泽林抬起身体，只见一道黑影冲向自己，乌黑的枪口让宋泽林惊恐不已。听到刺耳的枪声，杨金邦飞奔上楼，破门而入发现宋泽林已经倒在血泊中。内心悲痛的陈启泰到达命案现场时，巡捕房正在勘察。陈启泰对杨金邦一顿训斥，并让杨金邦将功补罪，与巡捕房合作缉拿凶手。张其芳幸灾乐祸地分析着案情，杨金邦却认为门是锁着的，凶手不是事先潜伏屋内，而是另有潜入路线。他发现窗台上留有脚印，钉子上挂有衣服上的线头，并在廊檐上发现包鸦片膏的纸片，推断凶手从窗户进入，并推出凶手特征，让张其芳心悦诚服。据此，杨金邦决定查找凶手应该从租界内的裁缝铺入手。最终在一间铺子得到凶手的确切信息。几番改动之后，画家绘制出凶手的肖像，杨金邦一眼认出就是青帮张士英。随即奔赴望江楼缉凶，无奈胡媚坚持说几天未见张士英，凶手并不在望江楼。杨金邦带领巡捕房警员在烟馆内发现张士英，张士英拼命而逃，最终被两名警员摁住。审讯时，张士英拒不认罪，张其芳摆出确凿证据，加上杨金邦逻辑严密的分析，张士英痛快地承认了自己杀人的事实。案件破了，张其芳发出庆贺的邀请，杨金邦却一脸失落。杨金邦又破一桩大案满城轰动，陆艳儿和画家发现凶手竟然就是昨晚在隔壁偷情的男人。陆艳儿回忆起昨晚强烈的血腥味，这才恍然大悟，同时，她又嗅到淡淡的檀香味，在人群中瞥见昨晚那个女人满脸惊恐。
陆艳儿决定查清这个散发檀香味的女人和张士英的关系。刺宋案侦破之后，杨金邦以自己擅离职守，未能保护好宋泽林的理由引咎辞职。陈启泰极力挽留，说宋泽林是衣冠禽兽，被刺杀咎由自取，并希望杨金邦以自己的名义把督军府拟好的案件通稿交给媒体，公之于众。杨金邦提出在细节方面加以补充，以求更接近事实真相。陈启泰威胁杨金邦修改应该是画龙点睛而非画蛇添足，并强调第二天必须见报。杨金邦发现案件通稿其实是对宋泽林的声讨文稿，杨金邦实在不明白督军府这样做的原因。存疑之际，不知何处抛来一个关于案件隐情的纸团。依据纸团内容，杨金邦来到城南郊外，简陋的屋子内发现纸团画像中的女人，谎称是姓张的朋友让自己来的。女人慌忙辩称自己不认识张士英，露出破绽，杨金邦发现屋内有亨通钱庄的箱子，和简陋的环境格格不入。通过调查，杨金邦获知是督军府而不是青帮的人取走的这一千大洋，以前的疑点得到落实。一直跟着杨金邦的车夫看见钱箱，匆忙掉头离开。杨金邦仔细梳理以前的种种存疑之处，立即到胡雪婷毕业的明济中学调查。明济中学正在祭奠宋泽林，杨金邦校门口遭拒，表明身份，说明来意后，群情激昂、义愤填膺的师生让杨金邦了解真实的宋泽林。林晨老师在礼堂内，对着宋泽林的遗像斥责杨金邦的调查结果对宋泽林造成的恶劣影响。杨金邦介绍案情经过时，林老师证明宋泽林案发当日下午在学校给师生演讲，直到晚上六点半离开，并提供当时写的一副对联为证，杨金邦陷入深深的思索。被打动了的林老师帮杨金邦查到了胡雪婷的档案，杨金邦发现陈启泰交给自己的照片和档案并不一致。正看电影的胡雪婷听到杨金邦意味深长的话异常紧张，被杨金邦看出破绽，趁机拿出档案证实自己的猜测。杨金邦告诉张其芳刺宋案疑点重重，另有背景并提供了具体证据，张其芳决定申请重新立案。陈启泰发现杨金邦没有按照自己的要求在各大报纸发表通稿，异常生气。冒充胡雪婷的女人告诉陈启泰，杨金邦发现了破绽，可能会坏了天衣无缝的计划，愤怒的陈启泰后悔自己招揽杨金邦进入督军府，决定在杨金邦公布真相之前除掉他。杨金邦从巡捕房出来，车夫殷勤地擦拭座位，趁机摆了摆手中脏乎乎的毛巾，一股白色烟雾冲入杨金邦鼻中。陆艳儿招徕生意时发现坐在车上的杨金邦被迷昏，拉起画家追赶。车夫在僻静小路飞跑，车子的颠簸让昏昏沉沉的杨金邦发现车上引燃的炸弹，拼尽全力一跃而起把车夫推倒，车子立即爆炸。惊恐不已的车夫明白真相后，交代清楚事情的经过，杨金邦发现他就是送宋泽林回旅馆的车夫。车夫吴阿六唾沫四溅介绍自己是胡媚的手下及绰号蚂蟥的由来，让人不堪其扰。杨金邦感激陆艳儿给自己送纸团提供线索的情义，邀请陆艳儿进家坐坐，陆艳儿委婉拒绝。督军府内，陈启泰因为手下办事不力而恼羞成怒，气愤地说出自己的真实目的，露出真实面目。胡媚极力劝慰，极尽缠绵。杨金邦执意硬闯督军府，吴阿六尽力阻止却未能成功，杨金邦发现棋盘上摔碎的棋子，向陈启泰说明此行目的——摊牌。杨金邦言语间尽是讽刺之意，告诉陈启的泰阴谋将会随着真相的揭开破产，并让陈启泰把藏着的胡媚招进来，指出陈启泰为了自己利用心爱的女人实则是流氓政客所为，揭穿陈启泰险恶的政治目的及计划真相。
杨金邦根据证据逻辑严谨地分析了陈启泰精心策划的计划，胡媚的隆重登场是为了让人们看到一个始乱终弃、表里不一的宋泽林，张士英为给女儿筹得一千元医疗费不惜为陈启泰充当杀手，并故意留下线索，让案件迅速告破，最终目的是结案后发案件通稿彻底搞臭宋泽林。杨金邦告诉陈启泰自己已经知道案件通稿是提前编好的，在宋泽林被杀当晚自己无意看到从而识破陈启泰的阴谋。眼前自投罗网的杨金邦依然让陈启泰信心满满，狂妄叫嚣除掉了宋泽林，接着除掉杨金邦再以其名义发出案件通稿，就可以成为冉冉升起的政治新星。陈启泰招来卫兵围住杨金邦，副官匆匆忙忙跑过来告诉陈启泰报纸即将发布揭露他阴谋的消息。陈启泰斥责张其芳私闯督军府，张其芳拿出签着英国领事亲笔签名的英国领事馆外交照会，要求带走康桥大学学生杨金邦。陈启泰无奈放人，失望至极的陈督军发疯似的掀翻棋盘，赶走包括胡媚在内的所有人，感到自己已无任何政治资本的他饮弹自尽。获救之后，杨金邦才知道解救自己的其实是和自己青梅竹马的陆艳儿，是她急中生智找到了张其芳来救自己。痛失心上人的胡媚要为陈启泰报仇，甩开软鞭，鞭鞭带风抽向杨金邦，都让杨金邦敏捷地避开，一身功夫让蚂蟥敬佩不已。杨金邦还在为自己充当陈启泰手中的一枚棋子而懊悔，想到父亲的一番话，想到自己最初的理想，决定开侦探所报效国家，为中国人做一些力所能及的事。陆艳儿认定杨金邦是自己的全部，全力支持杨金邦，但和陆江山之间的隔阂让杨金邦无法接受陆艳儿的帮助，只好转身离开。伤心欲绝的陆艳儿说看不到杨金邦转身就要消失在他的面前，杨金邦只得转过身来告诉陆艳儿侦探是男人的事。一身男装的陆艳儿出现在杨府门前，毛遂自荐给杨金邦做助手，列出自己在侦探方面的系列优势，并带来有着绘画绝技的吕小宋，杨金邦让蚂蟥收下了他们二人。侦探所开张，一片喜庆之后，张其芳送来了两张万国商团的射击比赛入场券，杨金邦故作冷淡却在比赛当天暗示陆艳儿前往比赛现场。三支队伍中中华队最为特别，队长克伦提出让萧子腾代替自己参赛，杨金邦认出以一环优势胜出上届冠军海伍德的萧子腾竟然是自己在美国射击训练营的队友。比赛结束华特司令宣布独生女和萧子腾的婚礼，这时候，张其芳找到杨金邦协助办理一桩命案。陆艳儿尸检时发现死者身上有个特殊的香囊，杨金邦据此推断死者是名妓女，陆艳儿心里有股酸酸的味道。巡捕房的通告让妓女们人心惶惶，出诊的宋默心神不定，以至于没听到外面高声呼喊自己，原来是他的妻子蓉蓉犯病了，杨金邦看见匆匆跑回家的宋默似乎有点面熟。
紧张的忙碌之后，宋默救醒了蓉蓉，急匆匆地从药箱里拿出一个黄色的包裹。朱诺妓院门口，几个姑娘搔首弄姿把巡捕迎进大院，巡捕向老鸨通报案情，楼上一间房子悄悄拉开了一条缝，身着紫衣，紫纱蒙面的女人听到消息后掩面伏床痛哭。停尸房内的蚂蟥终于等来了前来认尸的老鸨，面目全非的尸体把老鸨吓得高声惊叫，但根据衣服和身上的香囊认出死者是妓院摇钱树嫣梅。老鸨对嫣梅身上的香囊进行了详细的介绍，说到嫣梅是三天前逃走的。心事重重的紫衣姑娘窥见杨金邦一行进入嫣梅的房间。杨金邦吩咐保护好现场，根据各人特长做好分工勘查案情。汇总勘查结果后，杨金邦认为这个房间可能就是案发第一现场，并还原案发经过，确定凶手逃走及运尸路线。陆艳儿的疑问让杨金邦告诉大家大胆假设，小心求证不放过任何可疑线索。蚂蟥发现嫣梅房间痰盂里的金戒指，询问老鸨春娘后知道这是私房钱，可是只有一枚金戒指，让杨金邦心生疑窦。陆艳儿向老鸨详细了解嫣梅情况，得知父母双亡的嫣梅自幼就流落风月场所，但因父母被洋人炸死，提出不接洋人，签下终身契约，永不赎身。在嫣梅失踪前的一天，万国商团英国队长海伍德对嫣梅不接洋人的规矩极为生气，要当众破了这一规矩。激烈的撕打中，嫣梅咬住了海伍德的大拇指让其恼羞成怒。紧急时刻，工部局派来的医生宋默挺身而出，谎称嫣梅已是梅毒二期，无奈的海伍德点名要妓女翠屏服侍自己一个晚上。宋默把黄色包裹中的首饰典当后径直走向赌场，几轮下来后，宋默零钱输光后遭到嘲笑，一气之下拿出大额银票押注惊呆了众赌徒，但不久还是把当来的钱输了个精光。杨金邦调查翠屏时看到她满身被海伍德蹂躏的伤痕，得知海伍德整夜没有离开房间。蚂蟥和吕小宋质问海伍德，海伍德对他们不屑一顾，口吐狂言，极尽侮辱之词，拒不回答问题。杨金邦及时出现，针锋相对，海伍德觉得受到挑战，拔出手枪不料却被杨金邦伸手夺下，被杨金邦教训一番。杨金邦认为海伍德并没有作案时间让他离开，海伍德颜面尽失，悻悻离去。失去线索，蚂蟥认为老鸨应该有嫌疑，杨金邦否定了这个看法，陆艳儿的一句话让众人的目标转向宋默。杨金邦了解到宋医生的情况并获知名字后，想到了宋默是和自己有着共同爱好的发小，翻出箱子里宋默赠给自己的《洗冤录详义》，决定找宋默畅叙友情。杨金邦到宋默所住的大院询问，院内大婶的态度令人奇怪，敲门时宋默恰好回来。老友重逢却没有了往日的热情，失意的宋默在风光无限的杨金邦目前自惭形秽。陆艳儿寻找杨金邦却不见踪影，又到朱诺苑找和宋医生熟识的妓女进一步调查，发现朱诺妓院还藏着一个头牌姑娘紫玉。兴冲冲的陆艳儿汇报案情，杨金邦却莫名其妙冲她发火，众人开始质疑杨金邦和宋默之间的关系。
大家质疑杨金邦和宋默的关系，杨金邦回忆起幼时的一段快乐时光，那时候自己特别佩服大宋提刑官宋慈，到城北慕名拜访宋慈后人宋郎中，发现宋郎中的儿子和自己年龄相仿，竟然能够把《洗冤录》倒背如流，共同的爱好让他们一见如故，成为挚友，一个多月的时间里，两个孩子玩起了侦探游戏，后来因为种种原因失去联系。为了友情，杨金邦决定把案件查个水落石出。阿六、小宋在街上忙活半天，但如同大海捞针，一无所获。小宋灵机一动找到老鸨画出宋默的肖像，最终按图索骥在赌场找到宋默输掉大单银票的证据。陆艳儿忍者阵阵恶臭，戴着厚厚的口罩再次进行尸检，经过反复比对，她发现死者颈部勒痕和嫣梅房间了的绳子不一致。陆艳儿劝说杨金邦不能为了和宋默的友情感情用事，杨金邦生气地打断陆艳儿，解释嫌疑犯不是罪犯，自己确实很理智。这时候，备受洋人白眼、压力山大的张其芳前来催促案件进展，听到杨金邦不够确切的答复，张探长很是失望。杨金邦阻止陆艳儿说出嫌疑人的时候，快嘴蚂蟥闯进来汇报赌场调查结果，完全没有看到杨金邦的脸色越来越难看。张其芳责怪杨金邦不抓宋默审问，这时一名车夫举报宋默有作案嫌疑。原来案发当晚，宋默以重金租借车辆一晚，且押下一条项链，感到奇怪的车夫发现车上有几根女人的头发，看了吕小宋画的画像之后，确认了借车人就是宋默。张其芳喜形于色，安排侦探所整理证据，准备结案，杨金邦一言不发离开。自知难以逃脱的宋默满怀深情地和蓉蓉告别，把木雕小鸟放在蓉蓉床头，刚出门，就被巡捕带走。杨金邦看到宋默被带上车，听到邻居七嘴八舌地议论宋默，心中难过。杨金邦发现蓉蓉床头的木雕，明白宋默和蓉蓉关系非同一般，向邻居大婶打听情况，听到对宋默的评价和自己心中的相差太远，吕小宋发现柜子上有和案发现场一致的绳子。受审训的宋默看到杨金邦拿出的木雕，说是一时冲动杀了嫣梅，杨金邦揭露他在说谎言。宋默的供认不讳让陆艳儿都感到案件另有隐情，杨金邦认为所有的证据都是心思缜密的宋默故意引火烧身。萧子腾看到报纸上的案件通报，决心把蓉蓉接到医院医治，看到杨金邦等人的疑惑，萧子腾急忙解释了接走蓉蓉的原因，突然出现的萧子腾让杨金邦百思不得其解，牢房内的宋默听到蓉蓉被接走的消息很欣慰。会审中，宋默被当庭判为五日后执行死刑。
判决后，众人纷纷议论宋默罪有应得，陆艳儿的余光发现两个似曾熟悉的身影匆匆离去。杨金邦满怀失落地走到庭外，仔细梳理案件的一些细节，让陆艳儿到圣保罗医院看望孙蓉儿，希望有所收获。陆艳儿手捧鲜花进入病房，看到萧子腾正守护在蓉儿身边。蓉儿听到陆艳儿告知的消息，情绪异常激动、全身痉挛，医生认为这是病情好转的迹象，恢复意识大有可能。陆艳儿跟随医生出来询问如何帮助孙蓉蓉恢复健康，得知孙蓉蓉能够活下来，实际上是一直有一个人在精心照顾她。远处偷听的萧子腾看了看孙蓉蓉，情绪复杂。死刑大牢里的宋默听到老狱警读报纸上的消息，得知萧子腾拯救了孙蓉蓉，不顾狱警辱骂，捡起报纸兴高采烈地笑了。无牵无挂的宋默狼吞虎咽的样子，让老狱警看到又是一顿辱骂。杨金邦再次走进宋默家中，怀疑宋默是为了拯救心爱的女人才这样做。这时，一位老妇人走进来，以大量的事实告诉杨金邦一个完全不同于众邻居眼中的宋默，解释众人的态度是因为宋默在妓院工作大有成见。陆艳儿分析洋医生口中一直陪伴蓉蓉的应该是宋默，并且想起了听到宋默判刑的消息，蓉蓉的强烈反应和呼唤的原来是宋默的默字。杨金邦拿出宋默雕的木鸟，同时用老妇人的话加以印证宋默和孙蓉蓉至死不渝的爱情。吕小宋质疑只能推断宋默是好人，但是不能为杀害嫣梅开脱。此时，陆艳儿忽然想起一直闷在屋里而忽略的朱诺苑头牌紫玉姑娘有极反常的表现。面对质询，紫玉矢口否认和凶杀案有关系，陆艳儿宋默作为杀人凶手被判死刑，紫玉欲言又止。杨金邦发现紫玉内心极度纠结，选择离开，忽然，一枚万国商团的勋章掉在自己脚下。他认为勋章的背后藏着真正的凶手就是萧子腾。萧子腾回到家中，凯特醋意大发，萧子腾发誓自己从明天开始天天陪着凯特。心事重重的萧子腾不顾自己立下的誓言，第二天又来到圣保罗医院，他害怕病床上的蓉蓉如果醒来，会揭开事实真相，改变自己的生活。凯特气急败坏的要和口是心非的萧子腾解除婚约，杨金邦看到了两人争吵的一幕，担心蓉蓉的安危，匆匆跑到病房。陆艳儿向蓉蓉讲述宋默的事，希望蓉蓉能够醒来说出真相。蓉蓉艰难地说出“狼皮袄”三字，可惜陆艳儿听成了“榔平凹”三字，怎么都解不开。杨金邦忽然改变喝咖啡习惯，陆艳儿的分析让杨金邦茅塞顿开，认为萧子腾的好心隐藏着阴谋，不顾喝咖啡起身离开。老鸨春娘经不住杨金邦用巡捕房恐吓，交代了萧子腾和紫玉之间交往的秘密，众人合力解开了萧子腾杀人动机和宋默承认杀人等若干疑点，杨金邦决定和萧子腾正面交锋。有所察觉的萧子腾先发制人，回忆英国留学时二者射击方面的优劣高低。杨金邦单刀直入，很快就让萧子腾恼羞成怒、露出马脚。
