故事发生在一九三七年秋天上海。
上海滩的著名电影演员李梦露突然在包住的百老汇大饭店坠楼而亡，引起轩然大波。各界议论纷纷，官方结论是自杀。
上海著名侦探罗桑天经过现场勘查，认为李梦露坠楼下身出血，怀疑李梦露怀孕。与此同时，李梦露家被盗，失踪的病例以及家周围发现的婴儿的裤子，使罗桑天坚定李梦露怀孕的事实。也确信一个有着身孕并且连孩子衣服都已经置办了的女人是绝对不会自杀的。罗桑天立刻要求对李梦露尸体解剖。但是，警察局长拒绝了罗桑天的要求。罗桑天只好根据李梦露死亡现场的百老汇大饭店的住客排定了嫌犯。在李梦露死亡现场的百老汇大饭店有著名电影演员凤人美包住的房间，有报业大亨施玉泉包住的房间，有报业大亨施玉泉老婆应桂玉包住的房间，还有著名编导刘笑荣曾经到过李梦露死亡现场，以及一个叫流岩的三流演员。罗桑天经过调查，发现施玉泉曾经在发达之前借过李梦露一笔钱并且和李梦露有过情感，而报业大亨施玉泉的老婆应桂玉嫉妒施玉泉和李梦露的情感，著名演员凤人美和李梦露一直有矛盾，曾经在大庭广众下说要李梦露死的非常难看。
罗桑天围绕着李梦露家失窃时留下的高跟鞋印等线索进行调查，发现了凤人美有李梦露家被盗时的同样的鞋盒，但是凤人美拒绝承认自己有这样的鞋。罗桑天派人秘密搜查了凤人美家毫无结果。施玉泉的妻子应桂玉家有同样的鞋，但是，和现场提取的女子脚印的尺寸不一样。罗桑天调查陷入僵局。
这个时候记者胡蔚蔚提供了一个嫌犯，此人是影迷朱泱，他一直狂恋着李梦露。曾经在各种场合说爱李梦露，得不到李梦露，就要和李梦露这样的美丽女人一起毁灭。罗桑天从影迷朱泱家查到了一部电影拷贝，电影的内容和李梦露死亡现场一模一样。这部电影叫《死亡的证明》。于是罗桑天锁定了杀害李梦露的凶手一定看过《死亡的证明》或者参加过死亡的证明一片的拍摄。于是该剧的编剧导演刘笑荣也被罗桑天列为疑犯。
记者胡蔚蔚在一个场合得到了影迷朱泱曾经在一个药店里买过砒霜，而且这个砒霜是为李梦露买的。罗桑天得知这情况，立刻抓捕影迷朱泱，但是，朱泱已经被吊死在他租住的屋子里，被杀人灭口了。
罗桑天因为朱泱买砒霜一事，要求局长开棺验尸已证明李梦露是他杀。但是，局长拒绝。记者胡蔚蔚联合了报界同仁在上海滩的报纸上发表了系列文章呼吁还李梦露以公正。警察局长无可奈何下只好同意开棺验尸。
但是，当警察局长率众人到了李梦珠的墓前打开李梦露的棺材，李梦露的棺材里空空如也。李梦露的尸体不见了。
罗桑天立刻下令在上海寻找李梦露的尸体。李梦露的尸体没有踪影。警察局局长不准就李梦露尸体不见这一消息告诫属下，谁走露消息，法纪处理。 一个叫汪莉莉的女孩子来到了上海滩，她简直和李梦露是判若一人。罗桑天也曾经在多个场合看见过这个叫汪莉莉的女孩子。她自称只是一个李梦露的影迷，得知李梦露死讯从外地来悼念李梦露并且想当一个演员，她希望自己能够向李梦露一样在上海滩成功。其实她正是李梦露的孪生妹妹，来上海的目的就是要找出杀害姐姐的凶手，为其报仇。刚好上海明星剧社的编导刘笑荣写了一部悼念李梦露的话剧并且招聘演员，汪莉莉一去就被刘笑荣录取为《李梦露》一剧的演员。侦探罗桑天把这个汪莉莉叫做鬼，然后秘密派人监视汪莉莉的一举一动。汪莉莉参加了《李梦露》一剧的排演，突然生病发烧，被送进了上海的仁济医院里，而罗桑天派去的卧底一个叫何娟红的女孩子也去了医院伺候得肺炎的汪莉莉。
何娟红在医院意外地发现了李梦露的尸体。罗桑天等人找遍医院却没有李梦露的尸体。他这个时候已经开始怀疑这个叫何天佑的医生了。一天，电影明星凤人美来到了医院探望汪莉莉，何天佑医生意外地发现了凤人美有一块钻石金表。接着，凤人美突然被杀了，罗桑天在凤人美被杀的现场只是流岩的脚印。流岩因为和凤人美同居，被列为重要的嫌犯。流岩虽然和凤人美同居，但是貌合神离，流岩一直盯着凤人美的财产，特别是凤人美的那块钻石金表流岩一直怀疑这块表的出处，因为有一天流岩到片场看见过李梦露拿出过这块钻石金表，所以流岩一直怀疑凤人美杀害了李梦露。凤人美临死之前把钻石金表藏到了一家银行的保险柜里了。流岩知道这家银行，偷入凤人美家找到了银行钥匙。但是，流岩在回家后被跟踪而来的戴着面具的人打昏了，抢走了钥匙。
流岩以为是曾经和李梦露有过情感的报业大亨施玉泉抢走了钥匙。于是流岩策划了对报业大亨施玉泉的绑架案。罗桑天一举破获了流岩的绑架案，流岩锒铛入狱，并且解除了对施玉泉和应桂玉的怀疑。从而了解到钻石金表一事，罗桑天这才明白，自己被李梦露被杀一案的凶手设置的迷局给迷惑了，最初的凤人美流岩施玉泉应桂玉朱泱等都不具有杀害李梦露的条件。真正的杀人凶手另有其人，他或者她到底是谁？
罗桑天派人监视起了医生何天佑，并且再次搜查济仁医院。引起济仁医院的院长不满，通报了租界，租界的工部局通报了上海警察局。局长谢汉明本来就想把李梦露一案大事化小，小事化无。所以，局长一怒之下撤销了罗桑天探长职务，由罗桑天的徒弟张毅代替罗桑天。张毅一当上探长好大喜功，寻找李梦露尸体不着，于是制造了一场假尸案，找了一个跳楼自杀的女人的尸体，又找了一个贩大烟的烟鬼做盗尸的替身，张毅击毙了替身。局长召开了新闻发布会宣布了李梦露尸体找到，李梦露没有中毒，李梦露仍然是自杀。在新闻界的监督下，李梦露的尸体重新下葬。但是，李梦露的坟墓一打开，棺材里躺着居然是李梦露的尸体。张毅制造假案一事立刻暴露。张毅逮捕入狱。李梦露果然中毒死于他杀。
罗桑天恢复探长职务。通过对钻石金表的追查，把侦破焦点锁定在了医生何天佑的身上。然而每次有关键进展的人证物证出现时，对手总能及时的灭口并清理证据。这些超乎个人能力以外的现象冥冥中预示着似乎有股力量在帮助何天佑，而且以他的身份及收入，根本没可能为了几钱大洋的金表而频频杀人。他的背后，必然有一个强大的黑手。而何天佑只不过是一枚杀手棋子而已。一次偶然的聊天中，胡蔚蔚说起何天佑去过她家，与她身为南京政府高管的父亲见过面，而且是从后门离开的。这个消息顿时震动了罗桑天。顺藤摸瓜，他们终于发现，原来何天佑的幕后黑手，正是胡蔚蔚的父亲胡玉成部长。李梦露正是被他包养，那块钻石怀表就是胡玉成送李梦露的礼物。后来李梦露怀其骨肉，欲借此逼胡与她成亲。胡恐事情败露有损他的声誉，便派何天佑杀了李梦露。
水落石出，胡蔚蔚冲向父亲痛骂他无耻残忍，却被胡玉成关了起来。巨大的打击下，胡蔚蔚的精神崩溃，最终疯了。而此时潜伏在剧社的李梦珠，也通过罗桑天和自己的努力，查出了杀害姐姐的幕后真凶胡玉成。她接近胡玉成，准备趁其不备刺杀他，却始终未能得手。父女反目，罗桑天的步步紧逼，让胡玉成再也沉不住气了，他派了杀手去刺杀罗桑天。罗桑天身手了得，屡次逃脱，并以人格魅力感化了杀手，使其站到了正义一方，与李梦珠和自己一同举起了讨伐胡玉成的枪。然而最终，他们还是没能杀了势力强大的胡玉成。杀手牺牲，罗桑天帮助李梦珠逃脱后被捕，被判三日后枪决。胡玉成则因答应出任伪政府的市长，而被自己的亲信以汉奸之名正法，不得善终。 一代名伶的香消玉损，一名政客的暴毙，没有打乱上海滩的节奏。雨过天晴，十里洋场依旧纸醉金迷，夜夜笙歌……一艘开往武汉的船上，我们奇迹般的看到了罗桑天和李梦珠，他们正奔向心中光明之所在——延安！中预示着似乎有股力量在帮助何天佑，而且以他的身份及收入，根本没可能为了几钱大洋的金表而频频杀人。他的背后，必然有一个强大的黑手。而何天佑只不过是一枚杀手棋子而已。一次偶然的聊天中，胡蔚蔚说起何天佑去过她家，与她身为南京政府高管的父亲见过面，而且是从后门离开的。这个消息顿时震动了罗桑天。顺藤摸瓜，他们终于发现，原来何天佑的幕后黑手，正是胡蔚蔚的父亲胡玉成部长。李梦露正是被他包养，那块钻石怀表就是胡玉成送李梦露的礼物。后来李梦露怀其骨肉，欲借此逼胡与她成亲。胡恐事情败露有损他的声誉，便派何天佑杀了李梦露。
<DIV class=spctrl twffan="done"></DIV> 水落石出，胡蔚蔚冲向父亲痛骂他无耻残忍，却被胡玉成关了起来。巨大的打击下，胡蔚蔚的精神崩溃，最终疯了。而此时潜伏在剧社的李梦珠，也通过罗桑天和自己的努力，查出了杀害姐姐的幕后真凶胡玉成。她接近胡玉成，准备趁其不备刺杀他，却始终未能得手。父女反目，罗桑天的步步紧逼，让胡玉成再也沉不住气了，他派了杀手去刺杀罗桑天。罗桑天身手了得，屡次逃脱，并以人格魅力感化了杀手，使其站到了正义一方，与李梦珠和自己一同举起了讨伐胡玉成的枪。然而最终，他们还是没能杀了势力强大的胡玉成。杀手牺牲，罗桑天帮助李梦珠逃脱后被捕，被判三日后枪决。胡玉成则因答应出任伪政府的市长，而被自己的亲信以汉奸之名正法，不得善终。 一代名伶的香消玉损，一名政客的暴毙，没有打乱上海滩的节奏。雨过天晴，十里洋场依旧纸醉金迷，夜夜笙歌……一艘开往武汉的船上，我们奇迹般的看到了罗桑天和李梦珠，他们正奔向心中光明之所在——延安！