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海北哪个医院能治癫痫病向张氏面部打去。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。现在很好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。
三天后，财主史员外赶到县衙，说女儿已失踪多日。等他查看了女孩尸首身体特征后，确认就是他的女儿彩凤，还说彩凤十天前去姑妈家探亲一直未归。赵桐问彩凤是否得罪过什么人，史员外说没有。赵桐又问史员外有没有仇家，史员外说一个月前，家里的长工阿财工期已满，按说要发给他一笔工钱，但自己不愿给，就指使小妾勾引阿财，然后以捉奸为名扣掉阿财所有工钱后将其赶出了府。听了史员外的叙述，赵桐赶紧吩咐差役把阿财带来。可无论怎样盘问，阿财都说不知道彩凤失踪及被杀之事。赵桐正愁眉不展，忽然想到了什么，把史员外带到彩凤尸首前，让他看彩凤身上是否丢过值钱的东西。史员外说彩凤离家时戴着的一对龙凤金手镯不见了。
按照赵桐指派，差役们很快从阿财家搜出一只龙形金手镯。经史员外辨认，正是彩凤的，但凤形的不知落到何处。阿财说这手镯是他在路上捡的，至于凤形的根本没见过。为了确认阿财是否属于为谋取金手镯而害人性命，赵桐来到城内很大的首饰店验手镯真伪。首饰店老板检验后，不仅告诉赵桐这只龙形手镯是真品，还说几天前，锁匠林顺曾拿着与其匹配的凤形手镯也来检验真伪。赵桐遂叫来林顺问话，可林顺也说自己的凤形手镯是路上捡的。但从他躲闪的眼神来看，赵桐推测他与阿财都在撒谎。由于史员外认定是阿财与林顺作案分赃，赵桐便以此为借口将两人暂时收监羁押。
这天晚上，林顺在监房见到狱卒中有同乡李四，便趁机塞给李四一大锭银子，希望李四能照顾他。李四接过银银川哪所医院治癫痫病子后立时眉开眼笑，为林顺买来美酒好肉，并神秘兮兮地告诉他彩凤的尸首不见了，赵桐正为此事发愁。还说彩凤的阴魂这几日总在县衙内外游荡，让他一定要小心。李四走后，监房只剩下林顺一人。就在他昏昏沉沉刚要入睡之际，忽听外面刮起一阵怪风，风中隐约传来女子凄惨的哭声。林顺猛然睁开眼睛，只见一个满脸血肉模糊的女子出现在墙上。林顺惊恐至极，连忙跪下说：“彩凤姑娘，你应该找阿财算账，是他杀了你并夺走了手镯，我只是向他勒索来一只……”就在这时，门被打开了，赵桐等一群人走进来。林顺再仔细一看，墙上的“女鬼”正在被人用绳子沿着房梁向上拉，原来是一幅逼真的画像。林顺情知上当，绝望地瘫坐于地，交代长春市治疗癫痫病哪个好了全部罪行。
原来，阿财被逼放弃工钱后，一直愤恨难平。这天，他发现彩凤一人去姑妈家，就趁机将其哄骗到家里，打算把她锁起来向史员外敲诈一笔。不料在争执中阿财遭到彩凤痛斥，他一气之下用铁锁猛击彩凤面部，并抢下龙凤手镯。此时，恰逢林顺来讨债，目睹了整个杀人过程。林顺以此为要挟，迫使阿财分他一只凤形手镯，并许诺帮阿财处理尸首，但要求阿财去刘保家偷一条刻有“徐记”字样的皮带。阿财没办法，只得听从。
林顺之所以要阿财偷刘保的皮带，是因为不久前，他注意到刘保曾去“徐记”商行买了一条皮带。而刘保曾调戏过张氏。但林顺之所以没报官，是因为他有着另一桩阴谋。张氏患有一种无法治疗的疾病，每月要靠名贵的人参滋补调养。时间一长，林顺再也填不起这个无底洞，遂产生了除武汉有没有癫痫专业医院掉妻子的恶念。刚好阿财杀人被他撞见，于是他想出了个一箭双雕的主意。
林顺在那晚支走女儿，又佯装要去外地出差。贪淫好色的刘保果然上当，遂潜入林家对张氏欲行不轨。当听到张氏惨叫几声后没了动静，林顺断定时机已成熟，就用脚步声惊走刘保，接着进屋用刘保的皮带勒死了昏迷中的张氏。而后，林顺和阿财偷换了尸体。如果官府没能发现尸体被偷换，那么刘保必死无疑，他也可以利用为妻子出殡之名将彩凤尸体火化，替阿财掩盖罪证。倘若官府发现尸体被偷换，那么根据“徐记”皮带，他也能置刘保于死地。
林顺自认为一切做得天衣无缝，但还是露了马脚。自从那对龙凤手镯被找出后，赵桐发现他们二人神色慌张，料定必有不可告人的秘密。于是派刘四假意接近，用酒将林顺灌醉并散布彩凤阴魂作祟的谣言。而后赵桐从杂技班里雇人在房梁上用细绳牵扯彩凤的“鬼魂”画像，使林顺上当就范。至此，轰动一时的双尸奇案终于真相大白。