《暗线》以一桩离奇的陈年悬案为起点，主线围绕刑警队长张海峰与神秘组织“影网”的博弈展开。开篇，张海峰因十年前搭档赵磊在缉毒行动中牺牲，一直背负着“过失”标签，调任档案科后仍暗中追查真相。第1-10集，城中突发连环谋杀案，死者均与十年前的悬案有关，张海峰被临时调回重案组。调查中，他发现死者手中都握有半块玉佩，牵扯出当年“影网”走私团伙的秘密。
第11-20集，张海峰团队从玉佩线索入手，锁定关键人物林岚。林岚表面是文物修复师，实则为“影网”高阶成员，她利用职务之便转移走私文物。张海峰与林岚多次周旋，逐步揭开“影网”以古董交易为幌子，实则进行武器走私的勾当。同时，警局内部出现内鬼，张海峰的行动屡次受阻，信任的同事李锐疑点渐显。
第21-30集，剧情进入高潮。张海峰通过线人获取“影网”交易情报，却在抓捕行动中遭遇伏击，心腹女警周雪牺牲。悲痛中，他发现赵磊当年的牺牲并非意外，而是被内鬼出卖。林岚在与张海峰的交锋中动摇，透露“影网”头目“判官”的真实身份与警局高层有关。此时，李锐主动暴露内鬼身份，试图灭口林岚，反被张海峰设计擒获。
第31-40集，李锐供出“判官”是已退休的副局长张德昌。张海峰顺藤摸瓜，发现张德昌利用职权构建“影网”，十年前正是他策划了赵磊的死亡。最终对决中，张海峰在码头拦截“影网”的最终交易，张德昌挟持人质负隅顽抗。一番激战，张海峰成功将张德昌及其团伙一网打尽，赵磊的冤案得以昭雪。剧集，张海峰站在赵磊墓前，玉佩合二为一，暗线终见天日。