剧中，侦探陈一鸣郑则仕饰拥有过目不忘的记忆力和敏锐的洞察力，他发现所有案件都与十年前的一桩旧案有关。法医许如芸李若彤饰则擅长从尸体细节中挖掘线索，她通过尸检报告揭示出死者生前曾遭受过非人的折磨。两人在合作中从互不信任到逐渐默契，共同面对来自暗处的威胁。
关键的证物——一枚刻有蛇形图案的玉佩，成为串联案件的核心。随着调查深入，陈一鸣发现案件牵扯出跨国犯罪集团和邪教组织，而幕后黑手竟是他曾经的恩师。在惊心动魄的追捕中，陈一鸣和许如芸不仅要破烧脑谜案，还要对抗腐败官员的阻挠和黑帮势力的追杀。剧中每个案件都充满反转：剧院魅影案中，看似自杀的名角实则死于精心设计的机关；医院怪谈案里，病人离奇失踪的背后隐藏着人体实验的秘密。高潮段落中，陈一鸣在废弃教堂与幕后真凶对峙，通过层层推理揭开十年前冤案的真相，最终将罪犯绳之以法。
全剧以单元案形式推进主线，既展现了民国时期的社会百态，也探讨了人性善恶的复杂。紧凑的剧情节奏与细腻的人物刻画，让《奇人奇案》成为国产悬疑剧中的经典之作。