Tháng 10 năm 1986, người ta phát hiện xác một phụ nữ bị cưỡng hiếp và sát hại nằm dưới một con kênh ở Hwaseong, tỉnh Gyeonggi. Không lâu sau, lại có thêm một thi thể nữa được tìm thấy với phương thức hạ sát và thủ tiêu tương tự. Thanh tra Park Doo-man được giao nhiệm vụ phá án dù anh gần như không có chuyên môn và chưa từng phải xử lý vụ án phức tạp nào. Vì quá ít manh mối, nghiệp vụ lạc hậu và kỹ thuật pháp y nghèo nàn nên công tác điều tra của Park dần đi vào bế tắc. Thanh tra Park chế giễu những phương pháp khoa học và tin tưởng vào "đôi mắt thần" của bản thân khi khẳng định anh có thể “nhìn” được một người có tội hay không. Thông qua lời kể của vợ, anh tìm tới cậu bé chậm phát triển Baek Kwang-ho. Bằng "đôi mắt thần" của mình, Doo-man tuyên bố Kwang-ho có liên quan tới vụ án. Quá tin vào trực giác, Doo-man cùng đồng sự Cho Yong-koo ép cung Kwang-ho khiến cậu bé không chịu nổi áp lực và tự mình thú tội. Ghi âm lại lời khai của Kwang-ho, Doo-man và cả sở cảnh sát Hwaseong tưởng như có thể kết thúc vụ án.

Lúc này, thanh tra Seo Tae-yoon từ sở cảnh sát Seoul tình nguyện tới Hwangseong, hỗ trợ phá án. Phương pháp làm việc chuyên nghiệp, luôn tin vào bằng chứng của thanh tra Seo khiến anh và Park Doo-man thường xuyên xung đột. Tae-yoon nhanh chóng loại Kwang-ho khỏi danh sách nghi can vì cho rằng tay cậu quá yếu để có thể trói và xiết cổ các nạn nhân. Sau khi thêm nhiều phụ nữ vô tội mất mạng, hai thanh tra đi đến kết luận, hung thủ thường chọn các mục tiêu mặc trang phục màu đỏ và thích ra tay vào những đêm mưa. Cô cảnh sát Kwon Kwi-ok cũng phát hiện ra đài phát thanh địa phương luôn được yêu cầu phát bài hát Sad Letter trong những đêm mà tên giết người hàng loạt ra tay.

Gần hiện trường án mạng mới nhất, Doo-man, Tae-yoon và Yong-koo nhìn thấy một gã đàn ông đang thủ dâm bên bộ đồ lót màu đỏ. Tên này vùng chạy khi phát hiện ra ba người, cả nhóm đuổi theo và bắt hắn về sở cảnh sát để khảo cung. Liền sau đó, Tae-yoon nhận được tin về một cô gái may mắn thoát chết nhờ sự giúp đỡ của cảnh sát Kwon. Qua thẩm vấn, Tae-yoon biết được tên sát nhân có đôi tay rất mềm mại. Nhìn vào bàn tay thô ráp của tên biến thái đang bị tình nghi, anh phóng thích người này. Tức giận vì cho rằng Tae-yoon đánh mất nghi can số một, Doo-man lao vào xô xát với Tae-yoon, cả hai người chỉ dừng lại khi Kwon Kwi-ok thông báo trời đang mưa và bài Sad Letter thì đang được phát. Nhóm cảnh sát không thể ngăn cản kẻ thủ ác tiếp tục ra tay và lại thêm một cái xác nữa được tìm thấy. Tới đây, Park Doo-man và Seo Tae-yoon quyết định đoàn kết cùng nhau làm việc.

Trong quá trình khám nghiệm tử thi, cảnh sát tìm thấy nhiều mảnh nhỏ của một quả đào trong thi thể một nạn nhân. Tổng hợp toàn bộ suy luận và manh mối, cuối cùng Tae-yoon và Doo-man cũng tìm được cái tên đáng nghi nhất là Park Hyeon-gyu, một công nhân nhà máy. Bàn tay mềm mại của Hyeon-gyu cộng thêm phản ứng bất thường của tên này khi Tae-yoon nhắc tới chi tiết những mảnh đào khiến cả hai thanh tra tin chắc Hyeon-gyu là thủ phạm dù chưa có bằng chứng rõ ràng. Quá nóng lòng vì Hyeon-gyu ngoan cố không thú nhận, Doo-man nổi đóa, đánh đập Hyeon-gyu để rồi bị cấm vào phòng thẩm vấn. Khi nghe kĩ lại khẩu cung của Baek Kwang-ho, Tae-yoon và Doo-man nhận ra có thể đó không phải lời thú tội của Kwang-ho mà đơn giản chỉ là lời kể lại những việc mà chính mắt cậu bé thấy. Cả hai cùng nhau tới quán ăn của gia đình Kwang-ho. Tại đây, họ không thấy Kwang-ho mà chỉ thấy Yong-koo đang say mèm trên bàn nhậu. Vì bị chế giễu, Yong-koo gây lộn với khách ở quán. Đúng lúc này, Kwang-ho về nhà, vớ lấy một thanh gỗ gắn đầu đinh gỉ đánh thẳng vào chân Yong-koo rồi vùng chạy. Hai thanh tra đuổi theo Kwang-ho để cố tra hỏi nhưng cậu ta phát điên và lao vào đường ray xe lửa đúng lúc tàu đi ngang qua.

Pháp y thu thập được một mẫu tinh dịch rất có thể là của hung thủ, tuy nhiên kỹ thuật y khoa Hàn Quốc chưa phát triển, mẫu thử phải gửi qua Hoa Kỳ xét nghiệm DNA để so sánh với kẻ tình nghi Hyeon-Gyu.

Buộc phải thả Hyeon-gyu, Tae-yoon vẫn cố gắng theo sát hắn nhưng mất dấu vì một phút chợp mắt. Tối hôm đó, hung thủ tiếp tục giết một cô bé học sinh. Đến hiện trường vào sáng hôm sau, Tae-yoon bàng hoàng nhận ra nạn nhân chính là cô học trò nhỏ mà mình từng trò chuyện hôm trước. Quá đau đớn và thất vọng, anh kéo Hyeon-gyu ra đường ray xe lửa, cho hắn một trận đòn nhừ tử. Doo-man đem tài liệu xét nghiệm DNA từ Hoa Kỳ tới chỗ Tae-yoon. Trớ trêu thay, kết quả cho thấy mẫu tinh dịch không phải của Hyeon-gyu. Tae-yoon không còn giữ được niềm tin sắt đá vào bằng chứng nữa, anh gạt tờ xét nghiệm sang một bên, rút súng chĩa vào đầu Hyeon-gyu, ép hắn nhận tội. Doo-man lao vào cản Tae-yoon ngay khi anh định lấy mạng Hyeon-gyu.

Sau tất cả, chân tướng của tên sát nhân vẫn là điều bí ấn. Đến thăm lại hiện trường vụ án vào năm 2003, Park Doo-man, hiện tại đang là doanh nhân, bắt gặp một cô bé. Cô kể rằng cũng vừa có người mới đến đây, một người lạ với ngoại hình khá bình thường. Khi hỏi vì sao hắn ngắm nhìn con kênh thì hắn nói rằng hắn đang nhớ lại một việc đã làm từ rất lâu rồi. Park Doo-man sững người và bất chợt nhìn thẳng vào khán giả, cứ như đang dùng "đôi mắt thần" dõi theo tên sát nhân đâu đó ngoài kia vậy.