京城刑警李慧炎（段奕宏 饰）因一起绑架案，来到东北小城双塔，机缘巧合下，与前来寻找父亲被杀真相的入殓师周游（大鹏 饰）相识。二人意外卷入一宗横跨二十六年的恩怨纠葛……夜幕收起，白日笼罩。在一座矗立北方的冻土之城，十二个日夜，向观众揭示一个关于人性的秘密。“双探”于冰冻之寒下的人性涅槃重生……

中学生范晓媛在医院被绑，刑警李慧泉经调查将目标锁定至东北小城双塔。曾是一名医生的北京市民周游在其父周平原被杀后，自行查找线索，也来到了双塔为警方破案提供帮助。随着线索的不断深入，两个案件交织在一起，绑架者狼虎兄弟、老九、金雪银雪姐妹、罗氏兄弟等先后被牵出。一张纵横交错的关系网显现出来，核心正是吴德水，原来是罕见血型的他在患病之后不惜绑架范晓媛以豢养供体。经调查，周平原和吴德水是20年前一桩杀人案的元凶，而白石舟则是该案唯一的幸存者。白石舟是搅乱双塔的始作俑者，亦是杀害周游父亲的凶手。在当地警方的积极配合下，双塔的恶势力被彻底清除，吴德水、罗氏兄弟、白石舟一一伏法。双塔回复了往日的平静，李慧泉和周游获得心灵的洗礼，回到北京后，更加积极地拥抱工作和生活。