兩名警員到樹林查案，結果一名警員王國柱（李國麟飾）連人帶槍失蹤，另一名警員高志偉（林家棟飾）平安而回，失槍卻接連牽涉不同的搶劫謀殺案。重案組督察何家安（安志傑飾）受命調查此案多月毫無進展，何家安決定找舊上司，已退職的陳桂彬（劉青雲飾）請教。陳桂彬是破案天才，手上從沒破不到的案，多年前因自切一隻耳仔給退休的警司，被認定患上精神病而被退職。

陳桂彬跟妻子張美華（林熙蕾飾）本已過著隱世生活，何家安出現讓陳桂彬才能得以發揮，沉睡的心熱熾起來，妻子卻明瞭世俗只會當丈夫是瘋子。陳桂彬的辦案方法奇特，會重返案發現場扮演兇手和受害者去感受兩者的心態，意圖找出動機，過程不斷的違規犯戒，為何家安帶來不少麻煩，最後更不發一言奪走了何家安的配槍。

調查下，陳桂彬終找到當日樹林內的真相，就是高志偉因執行任務時失掉了槍，他的「無知」（林雪飾）在驚慌下盲目地搶王國柱的槍，衝突間他的「兇殘」（張兆輝飾）把王國柱殺掉，他不同層次的「貪婪」便拿著王國柱的配槍搶劫殺人。正當陳桂彬雀躍地把結果告知何家安時，竟看到了何家安的「軟弱」，何家安對陳桂彬的信心已動搖，並轉而投高志偉，相信了他的「偽善」。

而陳桂彬知道高志偉的「兇殘」一定會殺何家安，選擇冒性命之危險救高志偉，印證誰是真兇 。影片設計的精巧之處在於劉青雲飾演的神探能夠看透人性，能看到人內心潛藏的東西，正常的影片中人物的性格刻畫只能由演員的細節表演展出來。於是《神探》大膽地把人內心藏匿的狡猾、膽怯、執念透過具象成人物完完全全地表露出來，用多個人心裡藏著的多個人物來多維度地重塑簡單的三個角色。林家棟飾演的嫌犯高志偉在神探的眼裡變成了七個人，他們分別代表了狡猾、暴力、恐懼、貪婪等諸多性格，這些性格主導著人物的行為。人物在故事中不再是鮮明的善惡臉譜化，是與非、善與惡在層層剝離的故事中本就不分明，清晰的是在撲朔迷離的追蹤之中主要人物的行為與判斷。

如果說高志偉的七種性格只是導演手法上的突破和創新，那麼神探陳佳彬和警員何家安性格的凸顯過程則盡顯功力。具象的性格與主要人物的來回切換，不斷完成著對主要人物的塑造。何家安在被用槍指著頭時候的軟弱，在電梯裡對高志偉的完全信任，當神探口中的南亞小孩與何家安的形象重合在一起的時候，故事的敘述也逐漸清晰。安志傑外表的高大健壯與內心隱藏小孩的懦弱形成了巨大反差，而最後踩著片尾音樂逐漸顯露出來的女人（狡猾性格）讓人對於這個人物的黑化設定倒吸一口涼氣。

最值得玩味的是神探陳佳彬的形象。陳佳彬的前妻問他，「如果這世界上每個人都有鬼，但你沒有，那就是你的問題。」陳佳彬心中是有鬼的，那是對前妻的思念，然而只有這一個鬼嗎？神探的前妻張美華拋棄神探，只在為了破案的時候去找他，她丟棄了原本善良、溫柔的人格，而這些被遺棄的品質卻留在了陳佳彬身邊，陪伴著他生活。影片中當陳佳彬和前妻分開，神探幻想的妻子對著真正的前妻大喊時，對著自己幻想出的妻子說，別說了，沒用的，她看不見你的。在前後兩個林熙蕾的注視下，陳佳彬顯得那樣的可憐和無助。他這個孤單的天才，在現世的欺騙、傷害與鄙夷之中就像一個找尋不到出路的孩子。

這個場景最後一個反打鏡頭給在神探在馬路中間孤獨的倒影上，整個世界唯一信任他、能和他交流的人最終也離他而去。這裡關於神探身上的前妻是否消失在影迷中引起了很多討論，個人認為前妻是沒有離開神探的，而神探身上也不僅僅是隻有這一隻鬼。為了完成故事講述，導演給我們看到的隱藏視角都是來自陳佳彬的，而陳佳彬也許也未必能看清自己身上所有性格的鬼。神探殺人之前問自己，放下槍，否則你和別人沒分別。神探又說，我也是人，為什麼要有分別。這句意味深長的化，讓陳佳彬的角色抹去神性，由簡單的全知重新聚合為一個具體的人。