과학 수사대 최고의 실력파 부검의 강민호 교수(설경구 분). 유일한 가족인 딸과 함께 더 많은 시간을 보내기 위해 일을 정리하던 그는 마지막 사건을 의뢰 받는다. 바로 금강에서 발견된 토막 살해 사건. 뛰어난 추리력과 행동력을 지닌 열혈 여형사 민서영(한혜진 분)의 추리로 용의자는 이성호(류승범 분)로 압축된다.
 이성호는 친환경 생태 농업을 전파하며 검소하게 살아가고 있는 환경 운동가로 지역 주민들의 존경을 한 몸에 받고 있는 인물이다. 형사들에 의해 순순히 경찰서로 끌려온 이성호는 새만금 간척 사업을 반대하기 위한 퍼포먼스로 살인을 저질렀다고 당당하게 진술한다. 이성호의 자백으로 수사는 급물살을 타는 듯 싶지만, 번번이 예상을 빗나가는 증거들로 수사팀은 사건 해결에 애를 먹는다.
 민서영과 강력반 형사들이 결정적인 증거를 찾아 동분서주하는 가운데 강민호의 딸이 사라지는 사건이 발생한다. 딸의 실종에 이성호가 관계되어 있음을 알게 된 강민호는 그를 찾아가고, 이성호는 자신이 시체에 남긴 단서와 비밀을 알아낸다면 딸을 살려줄 수 있다며 위험한 거래를 제안한다.
 딸의 목숨을 구하기 위해 시체에 남겨진 단서를 추적해야 하는 부검의와 연쇄 살인을 예고하는 비밀을 간직한 살인마의 피할 수 없는 대결이 시작된다.