1929年的旧上海，闸北弄堂慧安里惊现三具尸体，女尸孔倩儿身着戏服被木棍支撑成“接引亡魂”的祭女姿态，头顶打入“散魂钉”，壁橱内两具尸体一正一反，暗合“颠倒阴阳”之说，机关触发后火油倾泻，瞬间焚尸。新人探长唐震云甫到闸北分局便接手此案，恰巧遇到前来送断手的夏漠，夏漠有着留学刑侦的经历，凭借专业法医知识揭穿了高英偷梁换柱的诡计。
夏漠发现门框血迹、男式皮鞋及双人枕痕，推测舞女红袖曾遭暴力拖拽与倒吊虐待，而高英对皮鞋扣饰的异常反应，暗示其与神秘男性有关。红袖被迫开口，揭露温玉亭因求爱不成，将其倒吊施暴，并以“尸解成仙”之名虐杀孔倩儿的暴行，但夏漠以指纹比对揭穿红袖话里的破绽。之后，高英在关键时刻持枪劫持红袖逃离，在街头与唐震云展开激烈追车，然而红袖最终死亡，夏漠从其尸体喉管中取出一团断发，推测凶手可能对头发有特殊心理。
唐震云向督察长沈练汇报案情，却发现沈练与高英联手编造案情，欲将案件定性为“他杀”草草结案。夏漠提交的验尸报告惹怒沈练，唐震云也拒绝配合造假。夏漠与唐震云夜访红月楼打听案情，却遭青竹帮围殴被绑。此时，高肃生正与唐伯驹、杨择志、沈练等人观看“上海姑娘”短片，夏英奇也在其中。高肃生操控众人掩盖罪行，高飞为灭口，将曾给红袖送饭的手下杀害。
高肃生以“生死考验潜能”为由，命夏漠与唐震云追查制作“尸儡”的凶手，强调要活口，并当众宣布朱雀堂将举办“电影皇后选美”。唐震云排查红袖情杀嫌疑人，高英现身警局，以银元利诱夏英奇加入查案，称其能识别“尸儡面具”真伪。四人夜探明器黑市，发现一家诡异面具店的人偶脸上正戴着与红袖尸身同款的“尸儡面具”，老板承认曾将三张尸儡面具卖给一名戴白色骰子手串、双手生茧的练家子。之后，他们在朱雀堂选美活动中发现赌台边戴白色骰子手串的可疑男子，追至后巷与光头男子苗三展开激烈搏斗并将其擒获。但高英强行带走苗三，唐震云遭沈练阻拦，高肃生在地下室审讯苗三，确认其与尸儡案无关后，命高飞将其割喉灭口。
