故事發生在20世紀70年代初的江陵市，醫化所科研人員周正因R4化學制劑研究事故意外死亡。公安部門根據現場勘查認定其為自殺，助理陳小小因與死者發生爭執被以"逼人致死罪"判刑。十年后，當年辦案偵查員李安成長為刑偵骨干，其未婚夫路沙與陳小小曾是科研所戀人。在發現路沙對舊愛仍存芥蒂后，李安重新審視卷宗時察覺諸多疑點：死者胃液檢測顯示服毒時間存矛盾，R4實驗數據存在人為篡改痕跡。經上級批準重啟調查后，李安發現周正實為保護R4配方關鍵數據遭滅口，陳小小當年被迫頂罪實因掌握科研腐敗線索。隨著化工部長幕后操控的真相浮出水面，陳小小最終獲平反，路沙在關鍵證據提供中起到決定性作用。