一九三零年的上海，租界与华界交织的复杂环境中，崇德大学家属区内发生了一起命案。宿管王妈因女学生向蔓拖欠半年房租且房门终日紧闭，怀疑其逃租，遂用备用钥匙开门查看，发现向蔓身穿旗袍倒在地板上，已无生命迹象，便立即报案。
中央巡捕房新上任的关岑探长携法医丁尔宜迅速赶到现场。经仔细勘查，案发现场门窗完好，无撬动痕迹，关岑初步判断现场呈密室状态。丁尔宜法医检验后推断，向蔓的死亡时间在凌晨一点至三点之间，体表未见致命外伤，但全身有多处血管破裂痕迹，符合急性心力衰竭特征；令人不解的是，她既然患有心脏病，为何未向室友求救。进一步勘查发现，死者指甲缝中残留少量陌生皮肤组织、旗袍上沾有特殊的黑色羊毛纤维，加之其诡异的死亡表情，关岑认为种种迹象表明，此案并非简单的意外猝死。
关岑找来向蔓的室友陆以真问话。陆以真表示，向蔓性格孤僻，近期常深夜外出，归来时身上带有陌生香水味；自己昨晚因服用安眠药睡得沉，未听见任何异常动静。陆以真没想到关岑会让她离开，关岑则称并未将她视为嫌疑人。陆以真在门外等车时，关岑上前表示顺路，邀她搭便车。上车后，陆以真看见关岑车内挂着一个香袋，觉得他的品味有些古怪。
关岑试图与陆以真攀谈，但陆以真并不愿理会。关岑翻看相册时，却隐约觉得两人似曾相识。陆以真回到学校上课，范琨谊教授正与女学生交谈时注意到她，随即将她叫到办公室。在办公室内，陆以真留意到几个关键线索：书桌上摊开的笔记本扉页夹着一枚刻有藤蔓图案的银质徽章，最后一页仅写有“书屋”二字；床头柜上还放着一瓶没有医嘱标签的心脏病药。
关岑依照办案流程，安排手下排查向蔓的社会关系及相关场所：一方面核实她与同学因留学名额产生的竞争矛盾，以及与导师范琨谊教授的学术争执；另一方面追查带有“书屋”标识且使用同款藤蔓徽章的场所。调查很快取得进展，一家名为“蔓华书屋”的高级交际场所与线索吻合，向蔓的名字出现在该书屋的兼职名单上，身份是“文学顾问”。关岑与陆以真一同前往蔓华书屋核实，老板承认向蔓曾在此工作，但坚称她只负责陪客人谈论文学，并透露向蔓昨晚十点接了一通电话后便匆忙离开，还曾询问“戴金丝眼镜的先生”的下落。
后续调查逐渐指向范琨谊教授。当陆以真猜测范琨谊可能就是杀害向蔓的真凶时，范琨谊却指责嫌疑人使用叠氮化钠行凶，陆以真因此被带回警察局问话。通过进一步侦查，范琨谊的妻子黄汀慧也浮出水面，她因怀疑丈夫与陆以真之间有私情而显得十分可疑。
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