한 교사가 처참하게 살해당한 채 발견된다. 형사 진강호는 살해 현장에서 흉기를 발견하고, 범인을 바로 잡을 수 있을 거란 희망에 찬다. 그러나 흉기에 남은 지문의 신원을 알 수 없게 되면서, 사건은 미궁 속에 빠져 버린다. 한편, 미제 사건을 조사하던 열혈 PD 강무영은 진강호와 대면하게 된다.

진강호는 용의자를 잡아들이지만, 혐의를 입증할만한 강력한 증거를 찾아내지 못한다. 결국, 범인을 풀어주게 된 그는 재벌 3세를 건드렸다는 이유로 정직 처분을 받는다. 그러나 포기를 모르는 형사 진강호는 꿍꿍이를 감춘 채 강무영과 함께 공조를 시작한다.

4명의 사람들을 잔혹하게 살해한 연쇄 살인마 장민기가 달아나면서, 버터플라이 살인 사건이 다시 일어나기 시작한다. 한편, 진강호는 그 사건에 공범이 존재한다는 사실을 알게 되고, 연쇄 살인마 장민기와 탁원 사이에서 수상한 접점을 발견한다.

버터플라이 연쇄 살인 사건의 진범이 장민기가 아니라고 확신한 진강호는 결국 특수수사본부에서 제외당하지만, 강무영과 다시금 손을 잡고 수사를 이어나간다. 그러던 중, 테디 정과 탁원의 과거가 수면 위로 떠오른다.

탁원은 총에 맞고, 테디 정은 크게 다친 한편, 경찰은 장민기를 버터플라이 연쇄 살인 사건의 진범으로 지목한다. 하지만 강호는 이 사실을 부정한 채 몰래 수사를 계속해 나가고, 무영은 이태성에 집요하게 파고든다.

한 중학생의 주검이 10년 만에 발견된다. 그리고 그는 알고 보니 민형사의 동창이었다. 한편, 딸이 사라지자 이반석은 점점 초조해지고, 가출 청소년을 조사하던 강무영은 위험한 제보를 받게 된다.