医院的护士吕琴在值班室遇害了，她的丈夫王刚当场哭晕过去。在刑警找他了解情况时，他非常肯定地说凶手是与妻子有婚外情的胡椒。可刑警调查走访后发现胡椒没有作案时间，之后，他们来到案发现场，找到死者的日记，案情浮出水面。
这天早上，护士夏晓露来到医院，与昨晚值班的吕琴交班，发现她死在护士值班室，吓得惊叫起来。虽然她马上叫医生抢救吕琴，可回天乏术。吕琴的丈夫看见妻子死了，立马哭晕过去。
接到报案，涂队带着助手赶往现场。法医告诉涂队，死者吕琴是胸部被刺三个伤口致死，可以断定为他杀。如此，小盼和小刘仔细勘察了现场，但没有有价值的发现。
涂队仔细研究了房门，没有被撬及技术开锁的痕迹，由此猜测是熟人作案。接着他又查看柜子，没有被动过，基本排除入室抢劫。而后，他走出护士值班室，几步外就是病房，他觉得死者被杀，住院的人一定能听到。便让园长吧住院的人集中起来，可院长说，昨晚只有一个患阑尾炎的孩子住院，妈妈刘素玉整晚在在照顾她。如此，他就去找刘素玉了解情况。
可刘素玉说，晚上吕琴来记录了输液情况就离开了，后来没再来。由于当时留了一瓶药，所以第一瓶药水挂完后她直接拔针头插上。凌晨五点第二瓶药水也挂完了，仍不见护士来换药。她就去护士值班室敲门，可门关着无人回应。她非常生气，还想着今天去投诉，想不到吕琴居然遇害了。涂队接连好几次问她昨晚是否听见有动静，她都肯定滴说什么逗没听见。
由于现场没留下任何痕迹，涂队只能与助手返回现场寻找。最后他们在门的玻璃框伤发现手纹，提取下来发现是同一人的。
回到警局，涂队与助手分析案情。由掌握的情况看，基本排除了入室抢劫杀人的可能。涂队找夏晓露时还了解到，现场没有搏斗痕迹，发现死者时，她侧睡，脸朝里面，她的旁边还能睡一个人。由此猜测，当晚她旁边肯定睡着令一人，这人可能是凶手。要是睡在死者旁边的是女人，应该是医院的护士，要是睡在旁边的是男人，就得看死者是否有婚外情，要不是有婚外情，她丈夫王刚嫌疑大。此外，在病房照顾女儿的刘素玉也极为可疑。
分析完案情，涂队与助手去找王刚了解情况。据他说，他与吕琴大学开始恋爱，感情很好，毕业后一同分配到市人民医院工作，其中吕琴是护士，他是医生。工作不久两人就结婚了，还生了一个女儿，过得很幸福。
可吕琴却出轨了，出轨对象是医院里的副院长胡椒。这一切是妻子去旅游，胡椒老婆找上门来大闹，王刚才知道。当时他恨不得杀了那对狗男女，可妻子回来后，他跪地求妻子回心转意。这让涂队很讶异，他解释说因为爱妻子，无论妻子做了什么都原谅。
当然，王刚父亲很生气，他利用自己是卫生局副局长，将本来有望成为院长的胡椒调动至乡镇卫生院任副院长。之后，吕琴也回归家庭。
于是，涂队去找胡椒。他说，先出轨的是王刚。本来他与吕琴在工作中只讨论工作，两人互相尊重。可有一次他因为工作的事给吕琴打电话，发现她情绪不对，细问才知道她正投河自尽，他赶过去救了吕琴。吕琴说王刚一次次出轨，让她痛不欲生。说完扑入胡椒怀里，两人就这样好上了。
后来，胡椒与吕琴去旅游，两人在酒店发生关系。可回来时，双方的爱人等在火车站。吕琴遭胡椒爱人打，王刚出面制止，才各自回家，断了联系。
而后，涂队又去找胡椒老婆，这位卖肉的女人恨不得宰了吕琴，让小盼觉得她是凶手。涂队认为得先去胡椒单位向同事了解情况，从而得知胡椒在案发当晚做手术工作到十点，第二天八点就来上班。而且他晚上会被妻子用腰带绑在身边，两人都没有行凶时间。
如此，涂队又去找王刚父亲询问案发当晚王刚在哪，父亲说他给吕琴送饺子回来后就睡觉了，半夜怕孙女着凉走进去时王刚还在酣睡。
可在提取医院工作人员指纹时，发现王刚的指纹与门框玻璃上的相吻合，又提审他，他承认案发当晚想过夫妻生活去找妻子，但妻子说要去看病人，他就回家了。
此时，法医尸检出来了，吕琴死于凌晨三、四点间，凶器是锥形纤细物。涂队查找医学书觉得是骨凿子，还查到王刚曾借过三把。可问他骨凿子放哪了，他说不知道。
案件走入死胡同，涂队又到案发现场。这次他从柜子里找到吕琴的日记，里面记录着王刚出轨刘素玉的种种。
于是，涂队又提审王刚。王刚起初很嚣张，涂队拿出日记，他就被吓着了。接着，涂队还翻到他口袋中的血迹，这就是作案后把骨凿子放口袋所致。
在证据面前，王刚坦白是他杀了吕琴。原来，刘素玉是他病人，他觉得她漂亮，极为关心她，让离婚三年的她投入他怀抱，就这样好上了。被吕琴发现后，她也与出轨报复。两人曾为了女儿努力凑合，可他依然与刘素玉一起。案发当天他帮刘素玉安排她患阑尾炎的女儿马上手术，吕琴很生气，几次说说要去找胡椒，他很生气，让刘素玉把风，趁吕琴睡着杀了她。
最终王刚被判死刑，其他违法者也受到应有的惩罚。
这是《中国神探》的故事情节，丈夫出轨，女人出于报复效仿，却遭丈夫杀害。其实，夫妻间感情出现危机时，好好沟通最为关键。
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