"Hồ sơ trinh sát" là bộ phim hình sự miêu tả quá trình phá án ly kỳ của đội cảnh sát hình sự Hong Kong, mà đại diện là đội trưởng đội cảnh sát hình sự Trương Đại Dũng (Đào Đại Vũ) đóng và đội viên Lý Trung Nghĩa (Lương Vinh Trung đóng). Từ một vụ án mạng đầy bí hiểm, qua quá trình điều tra gian nan, đội cảnh sát hình sự đã phát hiện nạn nhân chết do bị mưu sát. Đây không những là một vụ án vô cùng phức tạp mà nó còn liên quan đến nhiều vụ án khác nhau. Theo điều tra ban đầu thì đó là một vụ lừa gạt để chiếm dụng tiền bảo hiểm, nhưng về sau lại trở thành vụ án giết người. Nạn nhân được nhận định là kẻ chủ mưu trong vụ án trước đó. Nhưng sau quá trình điều tra, cảnh sát lại phát hiện kẻ chủ mưu lại là người khác...
Đan xen vào những vụ án phức tạp ấy là câu chuyện tình cảm phức tạp không kém của các nhân viên cảnh sát: Dung Kim Chi (Tô Ngọc Hoa đóng) là người bạn gái từ thuở nhỏ của Dũng. Cô vì ham tiền nên đã bỏ rơi Dũng để quen người khác. Còn Dũng và nữ ký giả Cao Tiệp (Quách Khả Doanh đóng) thì nảy sinh tình cảm với nhau trong một lần cùng điều tra vụ án. Tuy nhiên, Cao Tiệp đã có bạn trai, cho nên quan hệ của cô và Dũng rơi vào thế tiến thoái lưỡng nan. Cuối cùng, cũng nhờ một vụ trọng án mà cuộc tình của họ đã tìm được hướng ra...
