清朝末年，数九隆冬的一天，辽东海州城的知县赵桐正在处理公务，锁匠林顺带着女儿来报案，说妻子张氏在家中被杀。赵桐立刻带着差役及仵作赶到案发现场。
赵桐进屋一看，倒在血泊中的死者脸部血肉模糊，无法辨认相貌。仵作初步尸检后说，死者是被凶手用利器将面部打烂致死。赵桐见状，询问张氏是否得罪过什么人。林顺的女儿说张氏曾被一个叫刘保的无赖调戏，并在众目睽睽下痛骂过刘保。赵桐马上派人传讯刘保，谁知刘保已逃跑。赵桐一面贴出缉拿告示，一面命人将张氏的尸首运到县衙暂时保管。
两天后，刘保被抓，交代了杀人经过：他早就垂涎张氏的美貌，便趁林顺父女出门之际，潜入林家，强迫张氏与他同寝。张氏宁死不从，他恼羞成怒，随手抄起桌上的一把铁锁狠命向张氏面部打去。张氏倒地昏迷之际，他忽听街上传来脚步声，就匆忙从院墙跳出逃走了。后来，他听说张氏身亡，遂慌忙出逃。
见刘保已招认，赵桐命人将他押入死牢。这时，林顺恳求将张氏尸体带回家中安葬。赵桐沉吟片刻，再次问明张氏年龄是38岁后，让林顺父女先回家，随时听候县衙传唤。打发走林顺父女后，手下禀告说从省府请的女仵作已经到了。当得知死者年龄不超过20岁，而且是处女之身时，赵桐淡淡一笑，说：“看来这桩案子果然戏中有戏。”
其实，赵桐初次见到死者时，观察其皮肤、身材等就觉得与年龄不符，便向省府递上文书，请求派来经验丰富的女仵作。为了弄清死者的真正身份，赵桐又把林顺父女传来，出示验尸结果后，父女俩面面相觑。当把他们领到尸首前进行仔细辨认时，林顺的女儿惊叫道：“这果然不是我娘，我娘的肩背处有两道胎记，这个人没有。”赵桐第二次提审刘保，并把女仵作验尸结果告诉他，刘保登时瞠目结舌。赵桐根据多年经验，见刘保不像是在说谎，就再度将他押入牢中。但这到底是怎么回事呢？
回到书房，赵桐左思右想，怎么也解不开其中头绪。就在一筹莫展之际，有差役报告，在城郊沙河石桥下发现一具女尸。赵桐派仵作验尸后，确认死者是一名约三十七八岁的中年女人，肩背处有两道胎记，脸部同样遭受利器打击而模糊一片。除此之外，这个女人脖颈上还缠绕着一根刻有“徐记”二字的皮带，根据咽喉部的瘀伤，可以推断是被人用皮带勒死的。赵桐再次找来林顺父女进行辨认，他们验看后说这才是张氏。现在唯一的线索就是那根皮带了，赵桐让手下押着刘保亲自去“徐记”皮货商行调查。
赵桐拿出皮带让徐记商行的伙计们辨认，他们一致表示此皮带确是本店出售的东西。当把刘保带到众人面前时，一个伙计马上认出，说此人在半月前买走过这根皮带，还翻出账簿让赵桐查看。尽管人证物证俱在，可刘保拒不承认用皮带勒死了张氏。当问他这根皮带为何出现在张氏脖颈上时，刘保惶惑地摇头，说自己虽买过皮带，但还未来得及使用就莫名地不见了。见刘保不承认，赵桐决定先搞清年轻女子尸首的身份，于是在全城贴出告示，要求近期有失踪年轻女性的家属前来县衙认领尸体。