《罪与罚》讲述半岛大厦发生谋杀案，退休警察阿泰遇害，警方赶到现场时，发现督察凌云(郭富城饰)在七楼受伤昏迷，种种迹象表明，这起案件与近期的连环杀手案件有关，从昏迷中醒来的凌云却完全不记得当时发生过什么事情。
凌云与妻子(张钧宁)和养子一起，居住在风景如画的沙子口地区高级住宅，原本平静的生活，因为连环杀人案而改变。为了尽快找回失去的短暂记忆，弄清自己为什么会出现在案发现场，凌云带领同事努力追查连环杀人案真相。
然而，当凌云每向凶犯走近一步的时候，就会在自己家里发现一些诡异的线索，这些意想不到的事情，令他开始怀疑杀手与自己的关系，与此同时，警方也掌握了大量凶手的证据，这些证据也都与凌云有关。
面对同事和家人疑惑，各方压力的步步紧逼，凌云濒临精神崩溃的边缘。凌云将如何找回自己的记忆，他又要如何还自己一个清白，连环案件又到底为何与他纠缠不清，惨无人寰的连环杀手究竟在哪里，凌云陷入深深的迷惑之中，案情的迷雾也环环展开。