1997年的某个夜晚，接近零点时分，一群年轻人在热闹非凡的舞厅内尽情狂欢，汗水淋漓。突然，舞厅音乐戛然而止，郑北率领刑警队伍悄然潜入，不料被吸毒人耗子认出，随即陷入一场以一敌多的激烈搏斗，最终将涉案人员全部制服，并简短询问后押送归案。
另一边的东北哈岚市，哈岚火车站距离午夜十二点还有四十分钟，一辆小汽车上坐着两名光头汉，很快迎来了一位年轻男子。仅仅过了四十七分钟，情况突变：一名光头汉紧抓着窗沿就要坠楼，另一名光头汉在房间与男子打得不可开交，浑身是伤，最终被男子连刺数刀身亡。
等到郑北带人归案已是下半夜，局里突然接到人命案，立刻驱车赶往哈岚东北铁玻璃厂。宿舍楼内杂乱不堪，满地污血，空气中弥漫着浓重的血腥气息，郑北检查了现场，确认是恶性杀人，凶手逃逸，绝非小案件。
此刻，在粤东省的花洲市，警校生顾一燃正面临人生的抉择。陈老师希望他能像父亲毕业后留校任教。然而，顾一燃心中尚未有定数，正当他犹豫不决之际，意外发现姐姐晓晓惨死家中，遗体遍布针眼，死不瞑目，显然因吸毒过量而离世。顾一燃通过父亲得知晓晓近期与社会青年黄家辉交往密切，遂果断报警，警方迅速将黄家辉缉拿归案。
大案一队的侦查工作紧锣密鼓地展开，连夜梳理案件线索，发现两名死者均为玻璃厂的保安，且为亲兄弟，哥哥宋武身中数刀，弟弟宋文则坠楼身亡。报案人姜小海在警局接受郑北询问时神色慌张，回想案发仍心有余悸，更是在离开警局时神态复杂，脑海闪过一个画面，那就是他亲眼看着宋文被摔死。
针对黄家辉的审讯陷入僵局，尽管他明显处于吸毒状态，但常规检测却未能明确其毒品种类。警方推测，黄家辉可能接触到了新型合成毒品——冰毒，其毒性之强，远超一般毒品。顾一燃故意挑衅以激怒黄家辉，使其对警察动手，从而以寻衅滋事为由延长其拘留时间。
顾父深知当前技术条件的局限，但他对儿子充满信心，相信顾一燃定能揭开迷雾。果不其然，顾一燃不负众望，取得关键性进展。此刻哈岚市局法医在宋文衣物中发现疑似冰毒的物质，郑北顺势分析，此案杀人动机八成是吸毒致幻，或者是分赃不均导致恶性冲突。
随着调查的深入，警方在黄家辉的住处查获大量冰毒，成功捣毁了毒品窝点。顾一燃后悔小时候没有保护好妈妈，现在更没有保护好姐姐。郑北迅速将案情上报给局长高林声，经上级领导们集中讨论后，认为案件性质严重，决定成立专案组，委派刑侦经验丰富的郑北作为队长。
郑北认为想要成立专案组，除了有赵晓光还不够，需引入技术型专家和实战高手以增强实力。不久，专案组迎来了第一位成员——丁国柱，他虽外表魁梧，实则是一位精通痕迹检验的刑事技术专家。此外，郑北还特邀了全国散打冠军张雪瑶加入，她的加入无疑为专案组增添强大的武力支持。
高林声打算邀请花洲警校的顾教授参与专案组，但顾教授因故无法过来，郑北觉得没必要让化学老师参与其中。在高林声的坚持下，郑北只好亲自前往花洲请顾教授，意外顾教授竟是年纪轻轻的顾一燃。原来，顾一燃受姐姐晓晓事件的影响，毅然决然留校任教，并向学校申请建立实验室，专注于新型毒品的研究。
郑北抵达花洲警校研究所，一见到顾一燃年轻的脸庞，顿时愣住，一时语塞。得知顾一燃竟比自己年轻两岁，不禁赞叹其年轻有为。反观顾一燃态度客气中透露出疏远，婉拒参与哈岚冰毒大案的侦破工作，简短交谈后便匆匆离开忙着工作。
原本郑北并未打算邀请专家介入，正致电高林声汇报并准备返回哈岚。但赵厅长因案件需要，特地从省里调集了全套化学设备，高林声因此向郑北发出明确指示：务必请这位毒品化学专家加入，否则不予批准返回哈岚。
当年顾一燃曾解析冰毒配方，郑北则成功缴获一包冰毒晶体，这段经历注定两人今日的相遇。如今顾一燃已褪去青涩，成熟干练，不再像以往沉默寡言，而是言笑晏晏，显得亲切又温和，却是拒人于千里之外。
尽管郑北心不甘情不愿，采取了“围追堵截”的策略：早上堵晨练，中午堵食堂，晚上堵下班，甚至在顾一燃操场慢跑时，也坚持陪跑并旁若无人地发表见解，力求打动顾一燃加入专案组。顾一燃始终保持假笑男孩的模样，言语间温和有礼，但在加入专案组的问题上态度坚决，毫不松口。
最终，郑北将冰毒案件资料交给顾一燃，表示自己即将返回哈岚，希望他能认真考虑。顾一燃仔细翻阅资料，脑海中闪过往昔案件的片段，随即毅然决定收拾行囊，与郑北一同飞往东北。
抵达东北后，面对截然不同的气候，作为地道南方人的顾一燃立刻打起了喷嚏。郑北见状，立刻驾驶自家的小型货车，亲自送顾一燃去警局报到。途中，郑北难掩好奇，询问顾一燃改变主意的原因，顾一燃只是含糊其辞，称是学校领导安排他前来协助工作。
来到警局后，郑北热情给顾一燃介绍专案组，没想到赵晓光他们居然把老破荒废的第一食堂改成专案组，令他觉得有些丢脸。此时熊哥从门外进来，带着大家去见了高林声，可高林声以为郑北没有请来顾一燃，早早就退了招待所，让他想办法给顾一燃安排住处。
大案队追查半年的毒贩子终于有了动静，对方计划在今天交易，而且这次的谢老板和当年小白楼惨案都是来自粤东。郑北通知大家尽快化妆侦查，唯独留下顾一燃，但顾一燃坚持参与抓捕行动。
郑北在车里交代线人耗子争取好这次立功的机会，并通过他得知谢老板比较好色。随后郑北乔装交易商，跟着耗子来到芭提雅度假大酒店，因事先跟顾一燃学了几句地道的白话，很快打消了谢老板的怀疑。谢老板找来两个女人要庆祝下，郑北故意亮出手里的珠子，谎称办大事之前不碰女人。
同一时间里，顾一燃等人坐在外面车里，通过窃听器获取谈话内容。郑北发现谢老板的房间里居然藏有一颗手榴弹，顾一燃赶紧通知赵晓光和张雪瑶注意提防，而郑北则是随机应变，假装是对这个玩意很感兴趣，提出要花钱买下来。
谢老板告诉郑北，他们走夜路的人必须要靠这些东西防身，保命的家伙不能卖。郑北并未强求，等着谢老板的手下铁头取来第二批货，一手给钱一手拿货，双方合作达成。窃听器里，郑北要带谢老板感受当地洗浴文化，顾一燃听到郑北说了自己教的“灵魂出窍”，忍不住勾起嘴角。
1980年漫天大雪，一望无际，郑北一边往前摸索，一边喊着“乐乐”的名字，最终陷入昏迷。待郑北再次醒来，双眼蒙着纱布无法视明，被母亲告知患有雪盲症，需要修养一段时间，但是郑北因失去乐乐感到难过，直至多年后成为警察。
郑北假扮灯头被谢老板识破，顾一燃猜到郑北有危险，立刻带人赶了过去。谢老板开枪并丢手榴弹，幸好郑北及时躲起来，并未受到严重的伤。就在这个时候，专案组众人前来支援，谢老板想要趁机偷袭顾一燃，得亏郑北及时发现救了他，成功抓住了谢老板。
一切安顿妥当后，郑北进行了简单包扎，好奇顾一燃是如何发现自己露馅。顾一燃表示吸毒只有零次和无数次，对于常年吸毒的人，绝对不会像郑北这么痛快拒绝吸食，郑北经过这件事对他有了很大改观。
刑警大队前队长辛铁钢听到郑北受伤，火急火燎地带着东西过来探望，并直言从今天开始就负责专案组的后勤工作。辛铁钢是郑北的师父，本来应该是提前退休，非要重新回来给年轻人提供帮助。
顾一燃知道专案组成员对于毒品成分了解甚少，便决定要给他们上课，分析那包冰毒的成分和特性。但是大家没把顾一燃放在眼里，顾一燃倒是丝毫不介意，郑北答应会安排上课。随后，辛铁钢做好一大盆猪肉炖粉条，起初顾一燃有些震惊，吃到后面越来越开胃，连续吃了三大碗，其强大的胃口让这群东北糙汉涨了见识。
吃完饭以后，郑北宣布他们将正式接手小白楼冰毒案，安排丁国柱和张雪瑶负责走访调查，赵晓光也有重要工作在身，唯独顾一燃像是闲人般待在专案组里。翌日，小白楼凶杀案开始进入正式调查阶段。
郑北带着赵晓光找到凶手乘坐的火车，一般来讲车上有专门的乘警巡逻，但那班列车上却无人对凶手有印象。郑北不动声色地打量着男乘警的手表，听他讲了些情况，临走时交代赵晓光派人盯着这个乘警。
回去的路上，赵晓光不满顾一燃总对大家指手画脚，建议想个办法把他撵走。郑北没有答应，并表示顾一燃的出现是补足警局某些方面不足，毕竟新型毒品越来越多，他们没有专门的禁毒队伍，警校也没有相关专业，倘若真碰到大型的贩毒组织恐怕都搞不明白，所以顾一燃对于专案组非常重要。
当天顾一燃给专案组成员们讲课科普，可惜一番操作后，几位刑警已经是瞌睡连连。郑北见状就宣布赶紧收工，考虑顾一燃目前没有住处，便先带着他回到家里休息。随后郑北和赵晓光带着顾一燃去父母经营的饭店，品尝了最为有名的大鸡架。
老两口热情招待，令顾一燃感到很温馨，并见到了郑北的妹妹郑南。因为郑南最喜欢香港明星，得知顾一燃是粤东人，长得帅又会讲粤语，忍不住泛起了花痴。赵晓光看到后醋意大发，他与郑南从小一起长大，心中早就对她产生情愫，郑南却毫无察觉。
郑南知道大哥需要有一部手机跟人联络，正好工作的老板娘要换新手机，她便以低价格买了下来送给郑北，让郑北高兴又感动。另一边，小白楼冰毒案的凶手出现在小卖部外面打电话，向电话里的人透露这里黑吃黑，而他的手腕受了严重的刀伤，临走时血液滴在电话上。