1979年夏天的一个雨夜，上海某邮电所内，公款被盗，一位姑娘倒在血泊中。案情发生不久，公安人员上官剑、冯妍、阿舒等人赶到现场。被害者是公共汽车售票员林蔷，她被送进医院，清醒过来，突然将一样东西吞进肚里。公安人员几次找她谈话，她都一字不吐，这给侦破工作带来极大困难。上官剑等人从林蔷身上发现了她写给肖湘的空信封，又在她家发现了范竹的照片。侦察员决定先从这两条线索入手开始调查。范竹向公安人员讲了他和林蔷的关系，对肖湘追求林蔷的妒嫉心情，以及他即将与林蔷结婚的决定。肖湘也向公安人员叙述了他从厦门到上海出差，因林蔷给他送回被其弟林尧偷窃的钱包，两人从相识到相爱，以及为教育其弟而发生分歧的详细情况。侦察员根据这二人提供的材料，推翻了最初判断为情杀案的想法。此时，侦察队长又从在现场发现的那只带血手套的血迹化验单中，了解到手套的主人是第二化肥厂的卡车司机严方，此人过去曾因偷窃被拘留过。侦察员冯妍断定是严方在抢劫杀人后，把手套忘在现场。侦察员拿出肖湘、范竹、严方三人的照片让林蔷辩认，林蔷却痛苦地闭着眼睛，一句话也不说。上官剑从肖湘口中了解到林蔷和他在教育林尧问题上发生的导致情感破裂的争论。会不会是弟弟杀害姐姐？在上官剑与林蔷的再度接触中，林蔷陷入往事的回忆：一次，林尧偷了果品店的一个苹果，她愤怒地要打他，但由于小弟的痛哭，她心软了；另一次，林尧在汽车上掏了肖湘的皮夹，在弟弟跪求之下，她打消了拉他去派出所的念头；林尧工作后，刚发头一个月的工资，就被流氓要挟去赌博，既挨了揍，又欠了债。她狠狠地打了弟弟，可联想到父母早死，又一次宽容了他。慢慢地，林尧逐渐变坏。最后，在到邮电所作案时，林蔷发现欲加制止，反被他伤害。很快，上官剑、冯妍、阿舒顺滕摸瓜，化装成"流氓"，设计逮捕了小胡子等流氓罪犯，接着又逮捕了林尧。在医院中，上官剑告诉林蔷，凶手已经抓到，林蔷悔恨地说："凶手是我，我吞下的是一颗苦果。"