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山东济宁，南临微山，东辖曲阜，大运河穿城而过，得交通之便，浸孔孟之风，自古以来政要商贾云集、文人雅士汇聚，是北方赫赫有名的水陆大码头，被冠以“运河之都”的美名。
白河圭太（向井理）是一名在建筑检查公司工作的平凡建筑检查员，和妻子离婚后便和女儿两个人相依为命，现在和14岁的女儿维持着良好关系。然而，某天他却接到「你的女儿在我这，想留命就去找前妻」的恐吓电话。因而得知分手的妻子和女儿拥有秘密这回事。
宋慈（何冰 饰）参加京试中了进士，预备返家完婚后随同科好友孟良臣（吴军 饰）赴边城。岂知，直至完婚那日，宋慈父亲宋巩依旧未归家。两位新人正拜堂之际，一辆马车却载回了父亲的遗体，宋巩一生从事刑狱审戡，从未出错，却因一次误判人命功亏一篑，这是以死谢罪，还留下遗书禁止宋门后代涉足刑狱。岂料，祸不单行，孟良臣在上任途中被谋杀的噩耗传回。在母亲的劝导下，宋慈动身边城，为挚友查明了案情，还它清白。由此，宋慈被破格提升为大理寺正六品主事，后又被任命外省提点刑狱。宋慈接连查明侦破了“太平县冤案”、“李府连环案”、“毛竹坞无头案”、“城南井尸案”、“遗扇嫁祸案”、“梁雨生命案”、“李玉姑失踪案”等一桩又一桩的悬案……
第10季将引入另一条长期故事线——意即引入一个和第八季「复制者」（The Replicator）类似的「未知对象」（unsub）。詹妮弗·洛芙·休伊特从本季开始扮演FBI探员Kate Callahan，她将填补Blake离去后留下的空白。行动分析组在调查一个连环杀人案，这个时候，一位新的探员Kate Callahan加入团队中。
