30年代上海滩罪恶横行，巡捕房探长钟朗曾一度被誉为“罪恶克星”，但三年前他在查办一桩连环凶案中却抓错了凶手，真凶“割喉魔”脱逃导致多名无辜者惨死，钟朗倍受打击。三年后，“割喉凶案”再次发生，福记米行股东徐大福被杀，钟朗决定重新振作缉拿“割喉魔”归案。他与法医于胜男、小探员韩非一起组建侦探小组。经过抽丝剥茧于侦探小组的努力，“割喉魔”终于浮出水面。
上海滩，青龙帮与麒麟帮的火拼伤及无辜平民。三个月后，青龙帮重要头目及其走卒忽遭无名枪手射杀横尸街头。探长钟朗负责调查此案，钟朗发现死者是被“达姆弹”击中头部毙命，钟朗判断杀人者是军队中的顶尖狙击手。钟朗邀请军队教官刘天河协助破案，可狙击手依然不断作案毫无踪迹。几经周折，钟朗终于发现本案症结。
钟朗的侦破小组在一场火灾中发现一具死于谋杀的女尸，而死者的幼女丹丹已遭凶手绑架。钟朗小组锁定死者的丈夫徐胜道有重大嫌疑，谁知在抓捕徐胜道时却牵出一桩黑枪大案。钟朗小组必须在一天之内既找到黑枪案物证，又营救出丹丹。最终，钟朗小组不辱使命，徐胜道毅然出庭，罪魁祸首被绳之以法。
探长钟朗的老朋友、拳击手阿宾在一场与泰国拳手争夺挑战美国拳王哈曼的资格赛中倒在了拳台上突然死亡，赶来观赛的钟朗目睹了阿宾死亡的整个过程，躺在钟朗怀里的阿宾临终前说道“我必须赢，我不能让们得逞”。阿宾的临终遗言令钟朗感到事有蹊跷，赛前阿宾打给钟朗的一个奇特电话也令他怀疑阿宾之死另有隐情。
上海滩大亨家的婚礼上突发绑架案，新娘被劫走。探长钟朗发现绑匪正是臭名昭著的“掘墓人”。在法医于胜男和前任探长宁二昆的帮助下，钟朗一步步地接近了掘墓人的真面目。为阻止调查，掘墓人绑架了于胜男和小探员韩非，并把他们囚禁在一个氧气只够呼吸12小时的防空洞内。
法租界探长钟朗偶然搭救了遭遇杀手袭击的富商钱寿昌，钱老板非常感激并邀请钟朗在他寿宴这天入驻钱府保证安全。钟朗发现钱府上下戒备森严，钱寿昌并非只是一个商人这么简单，此人的来历不但是一个迷，而且钱寿昌虽然早知有人欲取自己性命，却执意大张旗鼓地操办寿宴，似乎另有他的用意。钟朗与钱府保镖三炮联手保护了钱寿昌的安全，也逐渐发现了钱老板不为人知的过去。
杀人如麻的割喉魔余利本在被执行死刑的前夜越狱逃走，并丧心病狂地开始了对所有仇家的报复行动，钟朗三人小组也在其中。不久，检察官高尔康、南京的特派员陶女士接连被害，于胜男的母亲被绑架，而钟朗之妹钟慧和法国领事夫人更是身中不知名的剧毒生命垂危。面对挫折，钟朗小组痛定思痛，终于找到了余利本的破绽，与其展开了一场生死决斗。
上海公共租界英国要员威尔逊被枪杀于酒吧，凶手的外形特征与钟朗完全相同，而警方又从钟朗身上搜出了属于威尔逊的钞票，钟朗百口难辨被捕入狱。负责此案的探长刘天德与钟朗积怨颇深，拒绝于胜男和韩非介入调查。而于、韩二人分析一定是钟朗抓捕过的罪犯刻意陷害钟朗。检察官王粟执意要提前开庭审判钟朗，刘天德和钟朗小组必须与狡猾的凶手展开时间赛跑阻止钟朗被无辜定罪。
法租界展开“禁烟大行动”，黑帮的大批鸦片被缴获。韩非偶然卷入了一场酒楼枪战，死者是西捕房的探员，而逃逸的凶手阿连则是麒麟帮的小弟，调查刚开始，西捕房探长李约翰欲跟钟朗争这个案子，令钟朗隐约感到西捕房内部有黑幕。
法租界内惊现数起难民被杀案，死者皆被活体注射了某种神秘毒剂。不久，帮助于胜男检验毒剂成分的化学家遭人灭口，于胜男的实验室又被炸弹引爆，案情横生波折，扑朔迷离。钟朗小组在不断的追查中逐渐侦知案情背后隐藏着日本军方的一个惊天阴谋：在上海滩的一个秘密基地内，日本侵略者正在抓紧研制一种威力惊人的生化毒剂，为大规模侵华战争做准备。
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