網劇真兇難逃劇情講述羅城某夜，刑警大隊突然接到報警電話，有一個小區發生槍案。值班探長大劉(劉旭 飾)和警員孟津赴現場，發現卻是個殺狗案。看到別人都在忙大案，立功心切的年輕警官孟津感覺很委屈，但大劉說服孟津對該案進行詳細查訪。出發之前，大劉的兒子被人在校外打傷住院，大劉卻沒有時間去看孩子。雪上加霜的是，孟津的女友要求孟津調離刑警崗位，否則就分手。　　孟津向女友表示了抱歉，女友含淚離去。此時，市中心醫院又發生持槍搶劫案。專案組對彈道進行了分析，大劉等人再一次發現“殺狗槍”的蹤跡。醫院搶劫案線索漸漸集中在了李成和(黨濤 飾)身上，專案組通過上級在物力財力上的支持，運用科學技術手段、大量排查線索等方式對案件偵破有了新的進展。