外表謙和、內心堅定的段平(吳奇隆 飾)，從生活經驗入手，分析犯罪動機，從道德倫理、人情世故入手，實據考證； 身份奇特，來歷神秘，對中華文明禮儀一無所知的孟天楚(霍建華 飾)，運用解剖學、痕跡學、繪畫雕塑知識、機械制造技術等匪夷所思的破案技巧；二人用各自不同方式屢破奇案。在緊張黑暗的探案之余，兩人明爭暗斗，爭奪美人夏鳳儀(何琢言 飾)芳心。孟天楚一路尋父，掀出驚天秘密。最終牽涉段、孟二人父輩的迷案浮出水面，一切的幕后主使實為錦衣衛指揮使劉摯。段、孟等人身陷危機之時，事先得到通稟的皇上及時出現將劉摯緝拿。謎團破解，皇上欲提拔段平被婉拒，段、孟兩人繼續留在鎮海縣成為一對師爺搭檔。