寒江市刑警大队大案队是一个优秀的集体。副队长申铁虎被调归来，大队长杜志军、指导员江晨，队员韩君婷十分高兴，晚上大家齐聚在申家庆祝。深夜，刘美风在冯家门口的甬路上和冯子良擦身而过。胡同口，大案队队员黄宇光和女朋友媛媛依依不舍地道别，刘美凤神色匆匆从其身旁经过，随后发现妻子方艳死亡的冯子良追了出来。片刻，远处传出的打斗声使黄宇光闻声而至，刘美凤开枪打伤冯后逃走。通过调查，死者方艳和刘美风当年因同时追求许明成而结怨。夜里，许明成背地里送钱给刘美风的哥哥刘海滨，被刑警抓获，刘海滨意外死亡，刘美风逃走。许明成吃午餐时，跟踪而来的刘美凤将枪口对准了他。

刘美凤打伤了许明成，再次从黄宇光和江晨面前逃走。在医院，许明成交代了刘美凤藏身之处，但刑警赶到时刘美凤已经离开。刘美凤抢劫了冯子良的超市，其后她来到了母亲的墓地，被蹲守的刑警抓获，但她否认自己杀害了方艳。侦破工作停滞了，冯家窗外的神秘脚印使案情进一步复杂。许妻卫红把一个纸包偷偷交给冯子良，被黄宇光、江晨截获，竟然是一盘方艳与许明成的偷情录像带。经过搜查，神秘脚印正是许明成的。医院里，被杜志军审问的许明成突然中毒，冯子良被抓获。冯子良和卫红、许明成和方艳，这四个人关系之复杂出乎刑警们的意料。

破案后大案队的队员们异常轻松，韩君婷为暗恋很久的申铁虎叠了一瓶幸运星，每个星星里她都写上了告白了话。西冷库发生了命案，守门人被杀害。冷库承包人任秀民也失踪了。通过检查纪录，案发当天只有百家姓超市提过货，进过冷库的是司机海子。江晨、韩君婷伪装与毒贩交易，没想到给毒贩送货的正是海子。原来毒品藏在冷库里存放的冰糕里，被他无意中偷出来。在嫌疑犯中，以做冷饮批发的徐桂芝嫌疑最大，负责送货的是她弟弟。

　徐桂芝的弟弟徐玉东仓皇出逃，被申铁虎抓获。经审讯，他交代五箱藏毒冰糕归田飞羽所有。在田去提货时，发现冰糕少了，于是抓走了任秀民，杀害了守门人。通过徐玉东的交代，刑警们在田的曾经的落脚处发现一种空心石球碎片，在租车行，最后一个石球被打开，却空空如也。徐桂芝力劝弟弟宽大，徐玉东终于答应与警方合作，杜志军带队前去抓捕田飞宇。田的手下二雷子带走了徐桂芝，韩君婷接到了徐的电话，铁虎分析，是任秀民的爱人赵志平想自己摆平此事。

在赵志平和二雷子搏斗的关键时刻，铁虎等人及时赶到，抓获了二雷子。徐玉东在约定的地点却被来车撞倒，刑警们射击拦截，车上只有已经死亡的大雷子。通过二雷子，铁虎率人抓获田飞宇归案。在房间里众人发现一个隐蔽的冷藏间，打开后，里面是被害人任秀民和那五箱夺命冰糕。杜志军的爱人给君婷介绍了一个男朋友，名叫谭远军，他对韩的印象很好。建筑工地发生一起变态命案，据死者周倩的母亲提供的线索，大案队抓获嫌疑人周春生，但周有不在现场的证据，且血型和凶手不符。铁虎想出了引蛇出洞的主意，由君婷负责作诱饵，一直没有新进展。这时垃圾场再次发生变态命案，通过比对，死者都穿着类似一款红外套。

支队长孙宝山下令撤销了蹲守，案子进展缓慢。杜妻又把自己的表妹耿诗曼介绍给铁虎，耿对申一见钟情。通过母亲，铁虎和一些常去垃圾场拾废品的老人聊天后得知，在案发当天，拾荒的黄大爷被一辆面包车撞倒，他记下了车尾号。犯罪嫌疑人郝文化因流氓罪映入刑警眼帘，但通过化验，他的血型也与凶手不符。邻县一共有三个车尾号都是447。铁虎等人分头去调查，夜里，君婷独自一人去蹲守，铁虎不放心急速赶回。君婷听见女人的哭声，没想到正是凶手假扮的。二人搏斗君婷危急的时刻，铁虎赶到，凶手难逃法网。

外县工商储蓄所被歹徒袭击，值班人员被害，60万元被盗，主犯是：武林、张承钢。歹徒手中持有大量武器，正往寒江市方向流窜而来。上级抽调大案协助设卡堵截。在江晨和铁虎换岗时，一辆面包车闯卡，杜志军开车追击，申江二人抄近路去拦截，面包车内的歹徒首先开枪，江晨受伤击毙了司机。经查原来是伙偷猎的。武林等人弃车逃窜，大案队对其进行围捕。武林等人逃窜到林场，并将看林人林春友的妻子和儿子作为了人质。铁虎假扮村民进入林家，机智地与歹徒进行周旋，其后刑警们与铁虎里应外合，救下了人质，但张承钢逃跑了，铁虎、君婷追了出去。

　张承钢使诈抓住了闹肚子的黄宇光，和追来的铁虎对峙着，君婷绕到张的背后，铁虎和她同时开枪击毙了罪犯，但武林已逃脱。到家后铁虎意外地见到了耿诗曼，十分高兴。经调查，刑警的视线集中在电石厂司机郝运兴身上，通过电话监控得知他们密谋抢劫电石厂发薪。武林抢劫得手后发现了警察，便绑架了幼儿园的孩子，警匪谈判失败。同一时刻铁虎率人从楼顶绳索攀下击破玻璃入内，君婷手持铁斧将门劈开，江晨击毙了惊呆的武林，孩子们得救了。五一前夕，突发了丢枪的案件，司建国存在张丙江处的手枪不翼而飞，经辨认，那是一只进口手枪。夜里，有人称是快递公司给张丙江家送货。

　　张丙江很警惕没有收下货物，但随后张妻打开了门，暗中躲藏的歹徒趁机绑架了张的全家，匪徒提出要拿走司建国存在张丙江处的东西，张借口说东西在亲戚家趁机将电话打给铁虎，铁虎发现不对劲，立刻部署营救行动，成功解救人质。铁虎等人再次来到案发现场，张家的狼狗成为了破案的关键。铁虎调查后判断作案者为张家熟人，邻居苏钢柱的鞋印和作案人的对上了。面粉厂财务室又发生抢劫杀人案，志军、铁虎带队前往，发现死者中包括李大腿。通过认定，杀害李的正是丢失的那把枪。在苏钢柱的姨家，江晨和铁虎将苏抓获。苏交待，开枪的是李找来的买主崔哥。

　　崔哥拿到枪后翻脸不认人，胁迫苏钢柱和李大腿去面粉厂盗窃。因中途被巡警发现，他开枪杀害了巡警，苏把李往枪口上推，趁机逃了出来。铁虎请耿诗曼帮忙找人画出了崔的模拟像。铁虎找到李大腿的前女友，她认出崔哥就是李大腿狱友吴三的表哥。铁虎等顺藤模瓜找到吴三的妻子刘秀云，她说崔真名崔汉全及其住址。在崔家的食杂店，铁虎借买烟之机抓住了吴三，审问过后，铁虎等人迅速来到储蓄所，抓住了企图炸储蓄所的崔汉全，起获了手枪。在君婷和谭远军的婚礼上，铁虎被告知曾经的工作伙伴唐海军出事了。唐在牺牲前告诉铁虎凶手是洪胡子。洪胡子因犯罪逃亡中其弟被铁虎击毙，和铁虎结下深仇。

　　铁虎等人找到洪胡子的仇人冯大埋汰，但他没有透露洪的行踪。铁虎又找到了洪的朋友乔军，铁虎曾是他的救命恩人，他说洪找他要十万块钱。铁虎收到冯的短信，得知洪在茶楼，铁虎让伙计暗中通知茶客离开被洪察觉，洪手持手榴弹与铁虎对峙，小伙计无意帮到铁虎，将洪抓获。洪胡子在带领刑警前往埋尸地点时趁乱逃走。冯大埋汰告诉铁虎，洪上次要见的人叫胡文清。诗曼的妈妈见到铁虎，表达不同意他们交往。茶楼的伙计被洪报复，并让他带话给铁虎，准备三口棺材。洪胡子家假意买枪，拿到枪后打死了给性京报信的胡大胆。铁虎和父母正在吃饭，突然遭到枪击，铁虎掩护父母趴下，还击后追了出去。

　　被铁虎打伤的洪胡子还是逃脱了。虎子妈受了轻伤住进医院，诗曼想去探望但铁虎对她很冷淡。 乔军告诉铁虎，洪胡子找他借十万块钱。铁虎将计就计设伏，却被机械厂护厂队无意中破坏。在志军的帮助、撮合下，诗曼和铁虎重归于好。洪胡子假冒了姚寿鹏的身份证，通过这条线索，刑警们确定目标是姚的妹妹姚寿香。通过手机拨打记录查找，铁虎、君婷找到了姚寿香和卖淫女小红，进而得知了洪胡子的落脚点，二人兵分两路抓捕洪胡子。由于君婷的机智，洪胡子最终落网。

　　一具无名被分解的女尸出现在垃圾箱内，死者名叫纪美林。 纪美林出事的那天晚上，曾开车找过男友林成，提审林刑警们得知，二人早已因矛盾分开。铁虎和君婷在包尸块的报纸上发现了线索，确定了犯罪嫌疑人管远江。通过现场勘查，管的家是分尸现场，但管在案发当天曾把房子借给朋友宋景波落脚。铁虎的父亲突发重病，铁虎因要去内蒙抓捕宋景波而无暇照顾老父，诗曼雪中送炭将虎父送进了最好的医院。在抓捕宋景波时，铁虎因保护黄宇光而受伤。他赶回医院得知父亲患的是白血病，坚持为父亲输血，尽管只是杯水车薪。宋景波交待，他和武文杰一起偷车为生，武在偷纪美林的车时杀害了她。

　　诗曼得知了铁虎受伤的消息，看他气色欠佳，劝他住院治疗，但铁虎拒绝了，二人不欢而散。杜志军带队起获了宋景波和武文杰以前盗得的赃车，接着赶赴海拉尔抓捕武文杰。铁虎等人找到了纪美林被丢弃的尸块。方院长找到铁虎，不同意他连续献血，可是最后被铁虎无私的精神感动了。由于没有抓获武文杰，铁虎再次提审宋景波，宋景波交待了一个武可能落脚的地点。铁虎等人远赴佳木斯一路追查到底，终将武文杰抓获。诗曼告诉了志军关于铁虎父亲的事，全大队都被感动了，大家纷纷要求献血。铁虎父亲与感到自己时日不多，独自悄悄离开了医院。铁虎回到了医院，却发现父亲已经离他而去，悲痛万分。

　　湖南益阳公安局的干警来到寒江，希望大案队帮助协查一起少女出走案件，出走女孩叫陈晓，是去见网友雪乡公子后失踪的。铁虎、君婷来到雪乡公子上网的极速地带网吧，网吧老板朱敏没有提供有价值的线索。黄宇光前往西安寻找一名与雪乡公子有过联系的网友闭月美人安欣然，但她也去了寒江。雪乡公子再次上线，通过身份登记，铁虎一路排查得知极速地带往把老板叫猛哥。 铁虎碰上马老蹲找朱敏要账，把目光集中到朱猛身上，他就是带走安欣然的人。刑警走后朱敏，朱猛连夜逃窜。谭远军因君婷不顾家十分气愤，二人有了裂痕。

　　江晨与马老蹲前去与朱猛交换人质，跟随其后的铁虎将朱猛制服，他和志军进入藏有人质的矿坑，不料二黑身绑炸药，铁虎力劝志军带人质离开，自己与之搏斗，千钧一发之际铁虎逃脱。君婷和谭远军离婚了，君婷心如刀绞。凯丰乳业的总裁季海平和情人楚翘的家中闯进蒙面人，季受了伤。铁虎和君婷去调查季的妻子莫静怡，君婷认为莫嫌疑最大。楚翘去医院探望季海平，被保安部经理金魁拦下并羞辱，这一幕被铁虎君婷看到。铁虎、君婷送楚翘回家，差点中了暗算。莫静怡家也出现了蒙面人，通过比对与上次不是同一人。金魁被证实姓名造假，但被传唤后拒不交待。楚翘在出租车上被人劫持。

　　被绑架的出租车司机报了案，等铁虎等人赶到发现楚翘已遇害。现场抓获犯罪嫌疑人齐彪，他交待自己被雇佣杀人，当他准备下手时被人击昏，他也没见过雇佣者。通过调查，中间人江海波化名金魁，也是原凯丰乳业老板江凯丰的侄子。大案队传唤了莫静怡，由于证据不足，孙宝山下令释放莫。铁虎独辟蹊径，发现江凯丰还有一个女儿叫江帆。此时有人往凯丰乳业旗下的牛奶投毒。君婷去找莫静怡，突遭蒙面人袭击，君婷出手相救。铁虎等找到了江帆，在铁虎强大的心理攻势下，江帆承认杀楚翘、下毒是为了嫁祸、整垮莫静怡，原因就是父亲的遗产，就连江凯丰也无意中成为了牺牲品。

　　玉器厂地下金库被一蒙面人盗空，刑警们赶到勘察发现，此人对于地底盗窃手法十分熟悉。孙宝山带铁虎等人找到以前打地洞盗窃手法最高的地老鼠，早已改过自新的地老鼠看完现场表示，此案像是他的两个徒弟麻球和瞎么杵子干的。铁虎等找到地老鼠另一个徒弟二亮子，他提供了一条线索，瞎么杵子以前的相好叫张洋洋。铁虎、君婷去找张洋洋，但没有得到有价值的线索。张洋洋和王老板有了婚外情打算离婚，谭远军十分气愤。麻球落网了，他交待瞎么杵子真名董明全，铁虎等抓获了董的哥哥董明力。谭远军约王老板吃饭，不久大案队接到报案，谭远军杀了人。

　　谭远军称自己是开枪自卫，但由于证据不足，刑警们一时难以判断真伪。通过调查铁虎等得知，王老板在赴约那天带了一把他最喜爱的英格兰短剑。可是案发现场却没有找到这把短剑。张洋洋暗地里交给董明全一包金饰品，董将其改塑成金块交给二亮子希望尽快脱手。铁虎等得到了二亮子的通知。麻球再次交待董明全的住所一定有井，君婷等人立刻开始排查。谭远军看到董明全和张洋洋私会，愤怒的谭远军在与张洋洋争执中杀死了张，并伪造了张洋洋跳楼的假象。铁虎等找到了短剑及董明力的落脚处。董明全在取藏在老虎笼子里的金器时被老虎咬死，谭远军狗急跳墙开枪打伤杜志军后被捕，被判死刑。

　　三个蒙面歹徒抢劫了一辆长途客车，打死了一名英勇保卫群众安全的武警战士后逃窜，其中一人受伤骨折。通过对周边诊所的调查，刑警们得知有两个歹徒是湖南人，受伤的是寒江人名叫纪艳平。他交待另外两人是亲哥俩，一个叫罗永刚一个叫罗永亮。通过与湖南警方的联系，铁虎等人得知，罗氏弟兄手中很可能有两把手枪。铁虎等找到罗永亮的女朋友张瑶瑶的家，张母正在气愤地管教张瑶瑶，张瑶瑶怀了孕，却不肯透露孩子的父亲是谁，而且最近几天偷偷跑出去送饭。铁虎等人分析张瑶瑶很有可能是替罗氏弟兄送饭，于是将计就计无意使张瑶瑶逃脱，并暗中派出警犬大黑跟踪。

　　刑警们找到了罗永亮并击毙了他，但大黑却在搏斗中英勇的牺牲了。在黄宇光和媛媛的婚礼上，全体大案队成员到齐，大家真心祝福这对新人。罗氏弟兄的所租房屋的房主穆雪梅通知派出所的小王罗永刚回来了。志军等人先过去，铁虎留守婚礼现场。罗永刚改变计划来找穆雪梅，正好碰上小王，穆突发心脏病，罗永刚趁机逃上楼。铁虎接到消息离开时被黄宇光发现，在黄的坚持下，二人一起出发。铁虎把手抢借给黄宇光，刑警们并分两路寻找罗。天台传来了枪声，刑警们赶到时罗永刚已毙命，立功的黄宇光就在奔向队友时却倒下了，所有人悲痛万分。 新的一天开始了，大案队的队员们时刻准备着出发。