外表谦和、内心坚定的段平(吴奇隆 饰)，从生活经验入手，分析犯罪动机，从道德伦理、人情世故入手，实据考证； 身份奇特，来历神秘，对中华文明礼仪一无所知的孟天楚(霍建华 饰)，运用解剖学、痕迹学、绘画雕塑知识、机械制造技术等匪夷所思的破案技巧；二人用各自不同方式屡破奇案。在紧张黑暗的探案之余，两人明争暗斗，争夺美人夏凤仪(何琢言 饰)芳心。孟天楚一路寻父，掀出惊天秘密。最终牵涉段、孟二人父辈的迷案浮出水面，一切的幕后主使实为锦衣卫指挥使刘挚。段、孟等人身陷危机之时，事先得到通禀的皇上及时出现将刘挚缉拿。谜团破解，皇上欲提拔段平被婉拒，段、孟两人继续留在镇海县成为一对师爷搭档。
