강력계 형사 도원은 검사 서경과 사랑하는 사이다. 하지만 도원이 과거의 비밀을 알게 된 이후 서경을 어쩔 수 없이 외면해야 하는 처지가 돼버리고, 그 이유를 알 수 없는 서경은 도원이 밉기만 하다. 어느 날 도원은 한 사건의 범인을 쫓다가 무경역에 이르게 되는데, 더는 운행을 하지 않는 그곳에서 또 다른 살인 사건을 마주하게 된다.

도원을 쓰러트린 이성욱은 체포되고, 도원은 결국 서경에게 자신이 알고 있는 진실을 이야기한다. 한편 이성욱은 무경역 살인사건의 유력 용의자로 조사를 받지만, 이렇다 할 물증이 없어 결국 유기범으로 결론이 난다. 도원은 무경역 살인사건의 다섯 번 째 피해자를 조사하는 도중에 이상한 의문점들을 발견하게 되고, 있을 수 없는 일들이 벌어지게 된다.

무경역 살인사건의 6번째가 피해자가 된 서경은 죽기 전 도원에게 죄책감을 느끼지 말라는 음성 메시지를 남긴다. 도원은 또다시 살인사건의 단서들을 하나씩 찾아내는데, 과학적으로 절대 설명할 수 없는 단서들만 발견된다. 다시 무경역을 찾은 도원은 그곳에서 뜻밖의 인물을 만나게 되고, 모든 게 달라져 있는 또 다른 세계를 마주하게 된다.

도원은 다른 세계에서 서경을 마주하게 되는데 서경은 현실 세계와는 다르게 검사가 아닌 경찰이었고, 다른 세계에는 또 다른 자신이 존재한다는 사실을 알게 된다. 하지만 다른 세계의 도원 역시 현실 세계와는 다르게 마약과 비리를 저지른 경찰이었으며, 이진성을 살해한 용의자로 쫓기고 있었다. 그래서 현실 세계의 도원이 다른 세계에서 발각돼 붙잡히게 된다.

현실 세계의 도원은 다른 세계의 도원이 자신 대신 현실 세계로 가게 되었음을 알게 된다. 그리고 살인 사건의 진범으로부터 사건을 파고들지 말라는 협박 전화를 받게 된다. 도원은 현실 세계와 다른 세계의 인물들이 서로 꼬여버린 상황을 하나씩 정리해가기 시작하고, 서경 아버지의 죽음에 대한 진실을 알게 된다.

다른 세계의 김진우는 수상쩍은 행동으로 정경희를 살해한 범인으로 몰리지만, 도원은 무경역 살인 사건의 시기상 김진우가 범인이 될 수 없음을 알게 된다. 그리고 도원은 김진우가 다른 사건에 연관이 된 것 같은 느낌이 들어 조사하기 시작하는데, 김진우를 잡으러 간 곳에서 서경 어머니의 유품을 또다시 발견하게 된다.