唐朝垂拱年间，狄仁杰任复外州刺史时，破获了一起连环凶杀案。这起凶杀案已经前任刺史定案，将凶犯刘生判为斩刑，只等秋后开刀问斩。狄公到任后，查阅州衙原判案例，发现刘生案疑点颇多，尽管凶犯已画供，狄公不想在他的任期内出现冤死鬼，他抽出案宗，仔细地研读着……
凶杀案发生在半年前，复州城内有个陈员外，年近五旬，娶有妻妾五房。他最宠爱的小妾叫英莲，年方二十。生得如花似玉、美若天仙。陈员外视为心肝宝贝。为讨爱妾欢心，他在城外漕河边建了一栋小楼，供他和英莲独居。
英莲并不领情，老夫少妻，生理、情感上的差异，是一条填不平的鸿沟。英莲是成熟的少妇，正是花季年令，整日深锁楼中，有翅难飞、寂寞难耐，在苦闷中打发日子。这天早晨，英莲推窗下望，顿觉眼前一亮，原来楼下站着个英俊书生。书生二十出头，生得唇红齿白、面如寇玉、风度翩翩。英莲见了，怦然心跳、粉面绯红、倾慕不已，只恨无缘相聚。
英莲不想错失良机，灵机一动，想出了一个招蜂引蝶的招儿。她将随身的香帕向下抛去，不偏不斜，恰好落在书生的头上。书生抬头一看，见一绝色美妇含情脉脉地瞅着他。那神情有几份矜持、几份娇态、更有风情万种。年轻书生三魂七魄全被勾去了，他俩痴情对望、眉目传情，看着看着一下子愣了。两人同时一怔，原来他俩认识。书生叫刘生，是英莲青梅竹马的童年伙伴，几年前，英莲家搬进城里，两人再也没有机会见面了。命运捉弄他俩，让他俩在这样的场合不期而遇，一场悲剧将要降在他们身上。
俗话说，色胆包天。刘生与英莲异地相逢，旧情复苏，爱的欲望驱使他们作出了一次冒险地决定。英莲抛下一张字笺，约定半夜里幽会。当晚，夜深人静，英莲虚掩房门，等待刘生的到来……
天亮，玲儿来到英莲房中，发现英莲被人杀死在地上，吓得魂飞魄散，慌忙到陈府向管家报告。管家一面派人找回陈员外，一面向复州刺史衙门报案。刺史接到报案，立即带人去现场勘察。房里，英莲逞仰卧状，胸前插着一把屠刀；床上的被、枕摆放得有条不紊；桌、凳安排得整整齐齐；未见打斗、挣扎迹象。除了一把杀猪用的屠刀，房门上还留下了五个血指印。
刺史一时理不出头绪，将原告和玲儿带回衙里问话：“玲儿，你与主人朝夕相伴，可知她近来与哪些人来往？”“回大人的话，我……我家主人从……从不与……外人来……来往。”刺史见玲儿说话吞吞吐吐，定有隐情。开导说：“你家主人被害，你一定想替她伸冤，不讲出实情，就无法破案。别怕，有啥事讲出来，本官替你作主。”玲儿见刺史大人态度和蔼，疑虑顿消，遂把英莲同刘生白天意外重逢、旧情萌生、抛字笺夜里约会的事，原原本本讲了一遍，求刺史大人捉拿凶犯，替主人报仇。
刺史派公人到英莲老家抓获了刘生，从他家搜出了一套血衣。经核对，英莲房门上的五个指印与刘生的手指吻合。
刘生对与英莲叙旧、约会、意欲续前情供认不讳。却矢口否认杀死英莲，刺史认为人证物正俱在，杀人凶手是刘生无疑。可刘生就是不肯招供，于是，施用严刑拷问，刘生经过几次过堂，才招供认罪。
狄公阅罢卷宗，摇头叹道：“人命关天，岂能如此草率行事。”他命人从死牢里提出刘生，重新审问。刘生起初沉默不语，狄公多方开导，要他将冤情如实讲来。刘生早听说狄公是个好官，悔恨自己举止轻浮，铸成大错。禁不住哇的一声号淘哭了起来，大呼小民冤枉，要狄公为他作主，遂将事情的经过一五一十的讲了出来。
那夜，刘生按时赴约，摸进了英连的房中，被地上一物绊了一跤，用手一摸，意识到地上是个人，身上插着一把刀。他手上粘乎乎的，一股血腥气味刺鼻。他料是出了人命，慌忙爬起身来，向外跑去。脚下一滑，一下子扑倒在房门上……
狄公命人带走刘生，伏案沉思：刘生虽属轻浮之徒，并非凶残之辈，他与英莲从小青梅竹马，两情相悦，意在一时偷欢，无须加害于她。再者，杀人凶器是一把杀猪用的屠刀，屠刀只有屠夫才有，屠刀出现在杀人现场，凶手是屠刀的主人还是另有其人？这一连串的问号，说明这起凶杀案还是一个大大的谜团。狄公下决心，要将这起凶杀案查个水落石出。
狄公来到后堂，拿起屠刀，仔细验看，屠刀表面光滑、有光泽，柄上还有一个火烙的印记，印记里糊有油迹，这说明这把屠刀是在使用中。狄公忽然眉头一皱，计上心来……他命人发出告示，称州衙大办筵席，凡是复州境内的屠夫，自带屠刀，到州衙集中听候使唤。全境三十一个屠夫，在衙门里等了整整一天，什么事都未干。傍晚，狄公才要他们留下屠刀，各自回家，明天再来。
屠夫们走后，狄公对他们的屠刀逐一验看，发现有一把屠刀与那把杀人屠刀一模一样，刀柄上也有一个火烙的印记，狄公用那把杀人的屠刀与这把刀换了，他要看看屠刀的主人到底是个什么样的人。
次日，屠夫们到齐后，各自去取自己的刀，那把杀人屠刀，被一个叫朱大的人取了。狄公命人将朱大拿下，升堂审问。狄公喝道：“大胆朱大！你知罪吗？”朱大不知所措，颤悠悠地道：“草民一向安分守己，不知罪犯哪条？”“你夜闯民宅，杀死陈员外的小妾，还想抵赖？”“草民只会杀猪，从未杀人，请大人明察。”狄公命人将两把屠刀摆在朱大面前，问：“这屠刀是你的吗？”朱大瞪着眼一看，答道：“是草民的。”“你未杀人，为啥你的屠刀插在死者的胸口上？”朱大张口结舌：“这……这……大……大……人，反……反正我……我未杀人。”狄公见朱大在证据面前死不认罪，大怒道：“来人！大刑侍候！”朱大见了刑具，害怕了，急着说：“大人！且慢用刑，草民顾不了许多，全招了。”
原来朱大是城外西村人，是个职业屠户，那把屠刀实实在在是他家之物。一天，有个叫朱五的堂弟上门找他借钱，朱五是个睹徒，赌博输了钱找哥哥借钱赶本。朱五找朱大借钱不是一次二次了，每次都是肉包子打狗——有去无回。这次朱大嫌他烦拒绝了，朱五愤愤然气走了。第二天，朱大杀猪，发现少了一把屠刀，当时并未在意，没想到那把失落的屠刀竟成了杀人凶器。现在看来，定是朱五记恨他而偷走屠刀，借刀杀人，嫁祸陷害。朱大大呼冤枉，要狄公为他作主。
狄公命衙役去抓朱五，到朱五家去却扑了空。朱五的妻子说她丈夫半年前就失踪了，到现在活不见人，死不见尸，她