1930年代的上海滩是灯红酒绿的十里洋场，天唯私家侦探社因为民解难、屡破奇案而闻名遐迩。社长詹天远专业嗅觉敏锐、推理精细，其成员还有过目不忘的李冰儿和通晓八方的秋生。海外留学归来的子晴为了解开母亲死亡的谜团，也为将所学法医学知识运用于实践，加入了侦探社，她的到来为侦探社输入了新鲜血液，也增加了科学探案的技术含量。一系列看似离奇、甚至超自然而无法破解的悬疑案逐渐暴露了日本人欲控制中国的野心。随着每个案件的揭示和进展，侦探社在詹天远以前的合伙人、现在的巡捕房探长唯一的通力合作下，终于揭露和捣毁了日本人的大阴谋——731部队在上海组织策划的事实。子晴母亲也正是因为知道日本人的阴谋而被杀灭口。侦探社的成员们凭着坚强的民族信念和超人智慧与日本人周旋斗争，后投身于抗日救亡运动。