弗朗西斯牧师不让阿芬再提那封信，并把心爱的十字架送给阿芬，静静地等待巡捕房把自己抓走。匆匆赶到的蓝妮看到这一幕，伤心欲绝，恰好被阿芬看到眼里。陆艳儿解剖爱德华尸体发现他的心脏在身体右侧，位置异于常人，利刃穿胸不足以致其于死地，爱德华的死另有原因。杨金邦和吕小宋搜查弗朗西斯的房间，闻到屋内有极其刺鼻的油画布烧过的焦糊味，吕小宋发现烧过之后的油画布残留有一个“褚”字，这一点违背常理。穿上女装的陆艳儿和阿芬聊天时得知，善良厚道的弗朗西斯不会杀人，杀人者应该是和爱德华有过激烈争吵的弗兰克，并回忆起案发当晚的经过，陆艳儿敏锐的发现黄包车夫身有嫌疑。弗朗西斯面对张其芳的审讯，痛快地交代了因为遗嘱中关于财产的分配不公，自己杀害爱德华的事实。张其芳认为案件即将侦破，杨金邦拿出陆艳儿的尸检结果证明弗朗西斯其实是在撒谎，一定还有同伙对爱德华进行二次伤害，张其芳对这一说法不敢苟同。杨金邦全神贯注地推敲案件细节，发现蓝妮实际上是在装醉，所做的一切可能是为了掩护同伙，弗朗西斯认罪时忽略了这桩谋杀案要经过长期谋划，遗嘱只是为自己扛包找个借口。吕小宋到擅长做油画赝品的尤书画室调查，这幅油画确是尤书临摹，但是因为不在目录中，尤书想了很长时间才想起事件经过，并再现了来人的模样，竟然是弗兰克。阿芬打来电话，却欲言又止。弗兰克虽然解除了嫌疑，杨金邦还是让蚂蟥紧紧盯住他。百乐门舞厅内，弗兰克和蓝妮的歌迷起了冲突，，蓝妮拉起弗兰克坐上黄包车匆匆离去。一路跟踪的蚂蟥发现，黄包车拉起蓝妮和弗兰克进了吉祥巷6号。扑了空的巡捕赶到霞飞路89号，发现弗兰克并没有回公馆，张其芳电话布置全城搜查，却意外得知弗朗西斯已经自残。蓝妮安排元康把弗兰克绑起来，准备告诉巡捕房用弗兰克换回自己的弟弟元礼，也就是弗朗西斯牧师。侦探组正在分析越来越复杂的案情，这时响起了电话铃声。
张其芳电话告知杨金邦蓝妮换人的要求，看洋人脸色行事的张其芳不同意杨金邦等待时机的想法。杨金邦等人到爱德华家中找临摹油画的原本，他发现衣柜中有夹层，拉开之后，发现褚庄教案证明弗兰克明知爱德华的心脏在左侧而非右侧，弗兰克的证词实则撒谎。吕小宋发现了那张油画的原本，弗兰克是因为爱德华对油画的强烈重视，才不得不找人临摹了一幅赝品，结合客厅里的挂画被人动过，杨金邦认为有必要让张其芳调查爱德华的过去。陆艳儿谎称身体不适到阿芬房间。陆艳儿继续询问阿芬白天电话里的事情，阿芬告诉陆艳儿，其实弗朗西斯和蓝妮是亲姐弟，弗兰克却冤枉他们之间有奸情。阿芬说自己在弗兰克和爱德华吵架的事情上说了谎，实际上是爱德华怀疑弗兰克偷了自己的油画，让弗兰克离开爱德华家族，告诉弗兰克弗朗西斯已经来了上海，自己以前说谎都是弗兰克要求自己说谎。被绑的弗兰克要求元康给自己弄水喝，借机挣脱绳索，蜡烛灭的当儿，用匕首刺死元康。蚂蟥化装成车夫拉着蓝妮直到百乐门，蓝妮拿回曾经丢掉的白色小包，焦急地等待巡捕房的消息。此时，蚂蟥告诉蓝妮自己的真实身份，蓝妮谴责他们成为洋人的帮凶欺压中国人。蚂蟥劝说蓝妮为了弟弟弗朗西斯应该前去自首，蓝妮请求蚂蟥可怜自己，帮助自己。蚂蟥告诉蓝妮只有说出实情，自己才能帮她，蓝妮承认自己是因为十八年前的褚庄教案杀了爱德华，蓝妮让蚂蟥到吉祥巷6号告诉元康计划取消，让元康离开上海，自己准备提供充分的证据换回元礼。张其芳顾忌调查爱德华难度过大，不愿去领事馆，并告诉杨金邦英国人已经定下了案件的基本方向。二人激烈争吵时，蚂蟥劝说的蓝妮前来投案自首，拿出针管，证明弗朗西斯是无罪的，要求巡捕房对弗朗西斯作无罪释放。蚂蟥被蓝妮的亲情感动，跑到老宅时发现元康已经被弗兰克杀死，弗兰克也身受重伤，恶人先告状说是褚元康要撕票，张其芳急忙把弗兰克送到医院。杨金邦分析案情时，急于结案交差的张其芳不顾重重疑点，做好了结案陈词，陆艳儿的讽刺逼迫张其芳说出自己实际上是想保住褚氏兄妹中的一个。杨金邦告诉陆艳儿要想求得真相，必须抓紧时间搜寻证据。约翰逊也认为案件进行的过于顺利，但是又怕经不起推敲，不愿承担责任。约翰逊告诉张其芳将找英国领事催促李伯伦尽早开庭，以免夜长梦多，张其芳这时提出还要避免节外生枝。约翰逊为了控制案件进展提出不让杨金邦出庭陈述，并威胁张其芳所有问题都有张其芳兜着。
张其芳告诉约翰逊其实自己也不想用杨金邦，但是杨金邦在这次案件调查中已经放弃了查阅爱德华档案等一系列原则性的东西，应该能够有很好的配合。约翰逊准备让李伯伦速审速决，他甚至庆幸这场风波即将化于无形。杨金邦找到自残的弗朗西斯牧师，弗朗西斯已经咬断了舌头，挖瞎了眼睛。杨金邦提醒弗朗西斯别忘记褚庄血案，弗朗西斯回忆起18年前的惨烈景象，摸索着拿起《圣经》。杨金邦和陆艳儿见到阿芬问遗嘱的事情，阿芬交代那封信转交给了弗朗西斯牧师，杨金邦希望弗朗西斯能把信交给自己。牢房里的蓝妮知道弟弟元康被杀的消息异常悲痛，后悔不已。侦探组搜集的证据指向弗兰克故意杀人，蚂蟥拿出报纸，指责西方法律的虚伪性，杨金邦认为应该是英国领事馆给会审公廨施加了压力，吩咐手下到弗朗西斯卧室搜查新的证据，自己则闭门梳理案件细节。陆艳儿在弗朗西斯卧室的十字架下找到了那封关键的信件，杨金邦这封信认为解开了事件的真相。三天后，会审即将开始，杨金邦看到会审公廨前围满记者，准备充分发挥舆论力量让英国领事馆想隐瞒真相的阴谋破产。弗兰克和杨金邦打招呼时，印证了他是左撇子。杨金邦首先回顾了案件过程，一些洋人起立要求严惩凶手。杨金邦随即补充新的疑点及相关证据，指出公馆所有成员，包括褚三姑都可以排除嫌疑，引起一片喧哗。杨金邦指出真凶实际为褚元康，褚三姑自首是为了救自己的弟弟褚元礼。弗兰克认为自己是受害者，拒绝出庭作证，杨金邦的根据租界法律让法官承认弗兰克有义务作证。杨金邦让弗兰克证明自己不在现场，弗兰克陈述了当日的情景。杨金邦推断是外人潜入作案，弗兰克确实并不在现场，揭穿弗兰克明知爱德华心脏位置在右侧却不施救的用心。同时指出潜入爱德华房间的褚元康真实目的是寻找一件东西，而不是杀害爱德华。被雷电惊醒的爱德华发现黑衣人并开枪射击，不料枪是空的，被褚元康刺中左胸，弗兰克赶到没有击中褚元康，因此褚元康得以脱逃。杨金邦的陈述大出张其芳的意外，很是为杨金邦担心。
杨金邦指出子弹是弗朗西斯为避免爱德华自杀取走的，并请阿芬作证。杨金邦告诉法官，褚元康实际是想偷《希阿岛的屠杀》这幅记录了一段血腥历史、价值连城的油画，受到压力的李伯伦不想节外生枝，告诉杨金邦此画的经济价值和本案无关，不必过多讲解，杨金邦表明应该释放为挽救弟弟却毫无作案迹象的褚三姑，李伯伦宣布休庭。张其芳劝告杨金邦不要再做推断，只需要陈述结案报告中的事实。杨金邦领着张其芳一起看望平静等待死亡的褚三姑，告诉张其芳这一案件因为种族仇恨引起，相信张其芳一定会帮助自己的同胞褚三姑。看到李伯伦不满意杨金邦的推断，法官找到了杨金邦推断中的漏洞，认为依然可以把褚三姑送上断头台。继续庭审，李伯伦提醒杨金邦注意自己的身份。杨金邦质疑会审公廨匆匆审案的原因，再次请弗兰克进庭作证。弗兰克重申自己前面所说的都是事实，杨金邦让弗兰克回答除了毒药，还有没有可以用针筒杀人的方法，弗兰克做了否定回答，杨金邦据此推断褚三姑不是杀人凶手，她自首的目的是牺牲自己挽救弟弟褚元礼。李伯伦不得不宣布褚三姑谋杀罪名不成立，但是又指出褚三姑和褚元康撕票的行为同样可以判处极刑，匆匆赶到会审公廨把握局势的约翰逊露出满意的笑容。关键时刻，杨金邦指出绑架案存在的瑕疵，指出绑架案没有撕票事实，出示了存有弗兰克指纹的英国造剃须刀，推断弗兰克用剃须刀割断绳子，用匕首刺死褚元康，在将要逃跑时，蚂蟥及时赶到，弗兰克只有刺伤自己来诬陷褚元康撕票，并出示大量证据证实自己的推断。陆艳儿出示爱德华和褚元康的尸检报告，同时指出弗兰克刺死褚元康在前，自伤在后，只是为了掩盖杀人真相。代表英国利益的李伯伦不愿意采用陆艳儿的证据，坚持认为弗兰克无论采取何种行为都无需负任何责任，褚三姑作为绑架案的主谋罪无可赦。杨金邦准备呈上新的证据，李伯伦不予采纳，准备宣判。杨金邦告诉李伯伦如果拒绝新的物证，则准备把证明爱德华身份的信件交给新闻界，李伯伦宣布休庭，告诉杨金邦不能公开此信件，以致引起政治和外交风波。李伯伦为了最大程度的维护英国利益西方法律的公平公正，同意当庭释放褚三姑。
案件结束之后，侦探组成员和张其芳为杨金邦举行了盛大的庆功仪式，杨金邦仔细给张其芳回顾了这次案件侦破的全过程。原来，褚元康刺伤爱德华之后，弗兰克支开众人之后，发现爱德华还活着，准备用针筒置其于死地时，蓝妮匆匆赶到，，蓝妮寻找油画时，看到随后赶来的褚元礼急于拔下刀挽救爱德华，蓝妮拿起针筒给爱德华注射了空气，导致爱德华死亡。杨金邦看到爱德华的信件之后，决定为了拯救褚三姑而把所有罪名都推到褚元康身上，谎称褚元康是偷画不成而杀人。并让医学博士出身的弗兰克证明是褚元康杀死了爱德华，借以掩盖褚三姑给爱德华静脉注射空气的事实，并继续利用弗兰克的心理，让他不敢说出爱德华心脏在右侧的。褚三姑前来侦探所表示感谢，询问杨金邦在法庭上出示的最后证据。杨金邦让陆艳儿给褚三姑翻译爱德华所写信件的内容，原来是写给英国领事韩徳勒的，信中爱德华对十八年前的褚家庄血案的回忆和忏悔，写到弗兰克恶意策划的阴谋，让褚氏兄妹进行复仇，信中写到自己曾经有过自杀谢罪的行为，但是被仁慈的上帝之子弗朗西斯拦住了……蓝妮听到这里已经泪流满面，为自己不顾元礼的反对而进行的复仇行为感到后悔，明白自己的复仇全部是弗兰克为了一己私欲而策划的，知道爱德华和韩徳勒只不过是英国政府的走卒，真正的罪魁是列强殖民主义。当时杨金邦就认为弗兰克用的是智力，没有犯罪事实，法庭不会判他死罪，才以其人之道，还治其人之身，用智力游戏惩戒了弗兰克。韩徳勒和约翰逊明白杨金邦为了救自己的同胞拿这封信和李伯伦做交易，李伯伦之所以答应是顾虑到领事和英国政府的利益。韩徳勒认为这一切都是有韩徳勒引起，建议尊重爱德华遗愿，剥夺弗兰克的继承权，并勒令其立即回国。吕小宋做的全上海地形图，上面全是外国列强的旗帜，引起杨金邦深深的感慨，认为父亲投身革命，希望能在“师夷长技以制夷”中奋起。杨金邦买了两张船票暗示陆艳儿跟着自己回老家余姚看望妈妈，青山绿水中弥漫着的自由气息让这对年轻人兴高采烈。杨金邦站在父亲遗像前沉思很久，杨金邦母亲催促陆艳儿抓紧时间结婚。陆江山在杨学年墓前告诉故友两个孩子的情况，说出了自己久藏的心声。苦练枪法的胡媚得知杨金邦成为上海滩鼎鼎有名的大侦探，准备找杨金邦复仇。
杨金邦受父亲故友典当行黄老板之邀，去黄府参加寿宴。精彩的节目让一直处于紧张工作的侦探组彻底放松心情，好好享受难得欢乐的时光。一会儿，黄府管家喊走黄老板，黄老板跟随管家急匆匆地走向后院。精彩节目继续，突然，管家冲了进来，高喊老爷被杀。杨金邦迅速控制现场，进行细致的勘察，蚂蟥阻止着急万分的黄二爷进入现场，让他向巡捕房保案，张其芳来到时发现杨金邦侦探组已经捷足先登。杨金邦怀疑凶手是翻墙进入，勘察时在屋顶上发现一把弓弩，吕小宋根据现场情景推断凶手没有进过案发的屋内，陆艳儿认为致命的应该是死者身上唯一的箭伤，张其芳决定逐人进行调查。调查家眷的杨金邦从黄二爷口中知道，黄夫人和管家都曾经鬼鬼祟祟地进过案发的后院，黄二爷认为他们是因奸情败露杀死黄老板。管家认为是好逸恶劳的黄二爷为了吞没家产而血口喷人，凶手应该是黄二爷。管家把事情的经过告诉给大家，原来，贺礼中有一份奇怪的信，信封上还画着带血箭头，黄老爷接到这封信后，让管家在书房外守着。管家听到嗖的一声之后，从对面墙上射过来东西打在窗户上，就听到屋里有东西倒地的声音，撞开房门看到黄老爷浑身是血的倒在地上。杨金邦演示案发经过，原来，凶手在弩的扳机位置用绳子绑住，当精心放好的蜡烛烧到一定程度，弩箭就会自动射出。再次演示弓弩射出过程，杨金邦发现屋顶上的弓弩并不能射中死者，而应该射在屋子里的桌子上。陆艳儿询问黄夫人得知，案发当日确实进过后院。那是因为曾经无意间看到过一个账本，里面的收入和流水远远超过典当行的账目，怀疑黄老板在外面有了外室，而自己和管家福伯都不能接触到这一个账本，就想趁黄老爷寿宴人多时一探究竟，结果黄老板一直把钥匙带在身上无法打开保险箱。正在大家为凶手的动机和行迹一筹莫展的时候，陆艳儿让蚂蟥移开那幅画，指出保险箱隐藏着凶手的作案动机，杨金邦推断凶手应该藏身于案发的屋子里，让蚂蟥抓紧时间打开保险箱求得证据。吕小宋认为凶手不会藏在屋子里，因为黄老板没有任何反抗迹象，陆艳儿用自己发现死者指甲内有胶质物，推翻了吕小宋的结果，很好地支持杨金邦的推论是正确的。蚂蟥找到金钥匙打开保险箱，发现没有什么账本，却存放着一包包写着洋文的东西。
杨金邦聚精会神地回顾了案件的细节，张其芳的“难不成凶手会隐身术”引起杨金邦的思考，他认为魔术师身有嫌疑。陆艳儿化验得知黄老板指甲里的胶质物是蓖麻油的合成物，往往是药用或者作为涂脸的油彩。这很好地印证了杨金邦的推断，找到了巡捕房排查记录中戏班子成员互相印证中的漏洞。蚂蟥带来的消息让大家吃了一惊，保险箱里存放的竟然是鸦片和几张处方单，蚂蟥调查黄魁发现，近段时间经常光顾名医夏时雨的诊所，陆艳儿认为夏时雨徒有虚名，甚至把石榴的石都写错了，杨金邦安排蚂蟥找到戏班名单里的人。杨金邦到夏时雨的诊所，谎称自己和夏时雨是世交，骗过门房严伯，才见到了夏时雨。询问后得知黄魁有吸食鸦片的嗜好，黄魁正是到诊所戒烟的。杨金邦和门房严伯聊天时无意中发现夏时雨在黄魁被害这件事上撒了谎。杨金邦分析夏时雨这样的名医出现错字，只能说是故意的，推测黄魁其实是在贩卖鸦片，每月会有7350个袁大头的收益，夏时雨有杀人嫌疑。蚂蟥费尽辛苦怎么也找不到杨金邦让调查的戏班，在街头吃馄饨时，发现有人正在劝说一位姑娘学戏，正是那天的戏班班主。蚂蟥灵机一动，谎称要举行堂会，询问戏班里有没有名角，班主为了揽得生意，领着蚂蟥到了戏班。蚂蟥根据排查记录发现戏班里少了魔术师唐杰，班主告诉蚂蟥魔术师唐杰是临时搭班的，现在自己也不知道唐杰的行踪。蚂蟥把班主待会侦探所。杨金邦告诉张其芳，命案应该是夏时雨和黄魁因为贩卖鸦片的利益纠纷产生的，要求张其芳把夏时雨带到巡捕房。前去抓人的张其芳电话告知告诉杨金邦一个坏消息——夏时雨死了。杨金邦看到夏时雨桌子上的咖啡，听了陆艳儿初步判断夏时雨为中毒身亡，想到了服侍夏时雨的梅姐。杨金邦调查梅姐时得知她是十二点出去的，回来后梅姐就睡了，并没有把糖放在糖罐里。严伯却说看到梅姐回来后挂起了停诊牌，在院子里打扫卫生，出去倒了垃圾，指责是梅姐毒死了夏医生。二人的说法大相径庭，杨金邦认为两人说的都是实话，应该排除二人嫌疑，猜测应该还有一个人进入过诊所，就是杀死黄魁的神秘隐形人。
班主告诉杨金邦是唐杰非要搭班给黄老板庆寿时变魔术，杨金邦安排小宋给唐杰画像，给张其芳全城搜捕魔术师提供依据。一个探员发现唐杰的住所，在房间内发现装扮成梅姐的服装，更主要的是看到唐杰已经刺杀的黄魁和夏时雨的画像及下一步的刺杀对象潘玉山的画像，众人急匆匆朝慈善活动现场跑去。蚂蟥跳上舞台，却发现魔术师没有问题，这时候，响起了一声枪响，潘玉山应声倒地，那名探员揭掉了用来伪装的胡须，原来他就是唐杰。杨金邦因为自己的大意导致潘玉山被刺而灰心丧气，感到深深的耻辱，准备解散侦探所。陆艳儿赌气地把侦探所的招牌扯掉，骂杨金邦为懦夫，杨金邦陷入思索。他发现唐杰计谋中的破绽，明白唐杰是在利用自己大侦探的身份完成表演，完美谢幕，他质疑自己是否称得上侦探，甚至认为自己就是害死潘玉山的帮凶。深夜，理查德法官把李伯伦从睡梦中叫醒，催促李伯伦直接判处死刑，立即执行。陆艳儿把杨金邦拉进烟馆，希望能够帮他找回作为侦探的良知。眼前的凄惨景象激起了杨金邦心中的斗志，他明白了陆艳儿的良苦用心。大牢内的唐杰被噩梦惊醒，他梦到了小时候的自己因为父亲吸食鸦片而导致的家破人亡。杨金邦揭穿了唐杰最后的谢幕应该在法庭上，因为唐杰承认了杀害三人，却没有透露任何作案动机。告诉唐杰自己到烟馆看到很多家庭被鸦片逼得家破人亡，这就是唐杰的谋杀动机，要求看唐杰手中所保留的那三个人贩毒的证据遭到唐杰的拒绝。陆艳儿告诉唐杰，侦探组准备帮助他，唐杰提出开庭当日尽量多招集一些媒体记者。侦探组明知唐杰所杀的都是以贩毒牟取暴利的恶人，目的在于斩断这条罪恶的毒链，但是苦于没有证据，法庭找不到轻判的证据。杨金邦感觉唐杰一定会在法庭上公开贩毒真相，取得新闻界和民众的公愤，陆艳儿找媒体对案件进行了一系列倾向鲜明的报道。开庭当日，各路记者齐聚会审公廨，张其芳满脸懊恼，神情沮丧，他作为一名中国人，深感鸦片害人不浅，希望多出几个像唐杰一样的英雄。庭审现场，公诉人回顾了唐杰杀人的经过，法庭准备直接宣判，这时候，唐杰对自己连杀三人供认不讳，却要求补充说明自己的杀人动机。
理查德法官气急败坏地阻止唐杰，宣布进入宣判程序。庭下一片哗然，媒体要求知道真相，李伯伦让唐杰必须提供确凿的证据，否则将直接到大牢宣判。理查德听到唐杰将要提供的是被杀三人和某位洋人相互勾结，从英国贩卖鸦片牟取暴利的账本。急忙阻止李伯伦，要求唐杰立即提供证据。魔术师唐杰不慌不忙地卸掉手铐，扯下左手小臂上一块精心伪装的皮肤，露出账本，理查德一把从李伯伦手中抢过账本，生气的沾着唾液翻看账本，发现账本上的字迹一点点消失直至没有，兴奋地宣布唐杰提供的证据根本没有字迹。突然，理查德咳嗽了两声，伏案身亡。陆艳儿急忙阻止翻动账本的李伯伦，检验后发现账本里放有氰化钾粉末，情绪激动的理查德翻看账本时吸入了足以致命的氰化钾。张其芳和侦探组成员弄不明白唐杰杀害理查德的动机，杨金邦分析唐杰杀害潘玉山被捕时的表情，那明明是在激怒和挑衅，他拒不透露作案动机是希望对他尽快公开审讯，最后的谢幕应该在法庭上。杨金邦告诉张其芳，唐杰已经说过证据是和某位洋人有关，理查德一定不会让李伯伦先看到，所以，他一系列的表现证明自己就是唐杰要杀害的对象——英国毒枭。杨金邦推断唐杰拿出来的是用隐形墨水伪造的账本，他手中一定有真账本，唐杰还会再有完美的演出。杨金邦的推断，让生命最后时刻找到知音的唐杰很欣慰。他从自己的童年谈起，告诉杨金邦自己的所作所为，其实都是为了深受鸦片之苦而失去生命的父母报仇，和杨金邦惺惺相惜的唐杰把案件真相和盘托出。杨金邦和张其芳决定帮助英雄唐杰完成人生的完美谢幕。再次开庭，魔术师唐杰身穿张其芳向会审公廨特别申请的魔术师服装走上法庭。杨金邦依次回顾了四桩命案的真实经过，魔术师唐杰用匪夷所思的手法，无懈可击的完成了他的复仇计划。杨金邦根据唐杰计划中的破绽，告诉大家魔术师的表演还会继续。杨金邦提出量刑最重要的杀人动机环节让唐杰自己陈述。
