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1994年夏天的北京南城，有个女孩在井里“自杀”了，但现场的种种迹象表明，这是一起故意杀人事件，而且性质十分恶劣。在那之后，又陆续有女孩在胡同里被害。“胡同杀手”传闻四起，恐惧的阴云笼罩在每家每户头顶。但那个年代，侦破手段远没有现在发达，胡同里没有什么摄像头，更没有DNA比对技术。要抓住一个嫌疑犯，几乎没有捷径，就是挨家挨户的走访。甚至连“流氓老炮儿”也被叫来一块查案。住户中流传出这样一个谣言:为了逼迫拆迁户离开，开发商故意弄死一个女孩，有关部门包庇了凶手。警察带着徒弟，一起扑进了案中。他们手举茶缸，骑着老式自行车，穿梭在不到3平方公里的破旧胡同区追捕这个连环杀手。接触这起案件之前，他俩不信命。但很快，受害者的数量不断增加，辖区被闹得天翻地覆、人心惶惶，师徒俩警察处境艰难。他们唯一的线索是：凶手跑不出这几条胡同……
赵赶鹅陪着冉曦去医院做检查，冉曦的病已经没办法治疗了，剩下的时间不多了，赵赶鹅心情很不好，回到单位，又被同事教训，结果他大发雷霆，摔了电脑，他被所长叫过去谈话，所长给了他一个月假期，还给他安排了十次心理疏导，这次赵赶鹅终于和尤佳见面了，因为尤佳就是他的心理医生。结果赵赶鹅给尤佳说无语了，他愤怒暴躁并不觉得自己有问题，他的心理测试没通过，而且尤佳也不打算再继续给他看了。
1994年，所长和冉曦知道赵赶鹅执意要调回派出所，都很无奈，但是他们拗不过这个犟种，只能同意。赵赶鹅终于和冉曦又一起调查案件了，他们晚上会观察胡同里来来往往的人，白天就四处去看哪里有售卖激光笔的地方，想由此找出可疑人员。
尤佳到派出所找赵赶鹅，她未婚夫要当面跟她解释，并且要还给她东西，她想带着赵赶鹅一起去，但是赵赶鹅还要和冉曦执行任务，所以他拒绝了尤佳，尤佳很生气。晚上赵赶鹅盯梢的时候发现了一个男人送尤佳回来，他按耐不住便去偷偷听他们俩的对话。冉曦发现了一个可疑的人，一路跟过去，发现这个人进了水塔，一直往上爬，冉曦阻止了他，他发现是包子铺的老田，老田说田畅很有可能藏在上面想要把女儿绑回家，冉曦让他赶紧回家。其实田畅和东东此时就在上面。
第二天赵赶鹅约尤佳到包子铺吃饭，他想知道昨晚送她回来的人是谁，尤佳误以为赵赶鹅在监视自己，很生气，没告诉他那个人是谁。北萍还在和冉曦分居，但是她也会时不时回家给父子俩收拾收拾，还把自己赚的钱给了冉曦，她告诉冉曦，要去南方开分店。后来冉曦拿着存折到店里给了北萍，他知道开分店需要钱，自己留着也没用。还给北萍买了一辆摩托车，他知道北萍当年把买摩托车的钱给了自己，为了给自己的师父治疗，所以他心存亏欠，北萍看着冉曦做的事情，脸上露出了幸福的笑容。
2012年，赵赶鹅得到了新线索，凶手给知心大姐的热线打过好几次电话，于是师徒二人去调查情况，果然等到了凶手打来的电话，赵赶鹅让所长定位了电话的位置，自己开车过去。冉曦留下来盯着情况，但是凶手发现了知心大姐的异样，她之前和自己沟通都会说一些心理开导的话，这一次她不是保持沉默，就是说刺激的话，凶手判断冉曦和赵赶鹅在旁边。冉曦见状和对方沟通，询问身份，他没有听出对方的声音，他很意外凶手知道自己和赵赶鹅，证明他就是胡同里的人。赵赶鹅开车赶到电话亭的时候，凶手已经离开了，电话都没来得及挂。