Bộ phim Hắc Dạ Cáo Bạch mở đầu bằng khung cảnh mưa rào xối xả đêm trung thu năm 1997, khu dân cư Nguyên Long khi ấy còn là dãy nhà cấp 4 lụp xụp dành cho công nhân nhà máy dệt gần đó, đèn đường vàng vọt chập chờn soi bóng hai cha con họ Từ đi mua bánh nướng về cho bà nội. Ông Từ Văn Minh là thợ sửa xe gắn máy nổi tiếng trong khu, đứa con trai Từ Nhật Anh mới 8 tuổi, đeo cái ba lô in hình siêu nhân vẫn hay chạy nhảy quanh xưởng sửa xe của bố mỗi chiều tan học. Thế mà chỉ sau một đêm, cả hai biến mất không dấu vết, chỉ còn chiếc dép lê cao su của Nhật Anh rơi ở góc ngõ cụt gần nhà, đôi dép còn dính chút bùn đất từ bãi đất trống phía sau khu dân cư. Lúc đó cảnh sát Hà Viễn Hàng đang là đội trưởng đội trọng án quận, là người đầu tiên có mặt tại hiện trường, ông cùng đồng đội Nhiễm Phương Húc lùng sục khắp khu Nguyên Long, hỏi từng nhà dân, kiểm tra từng xưởng sản xuất, bãi đất trống, thậm chí lặn xuống con mương nhỏ chảy qua khu dân cư nhưng vẫn không tìm thấy tung tích hai cha con. Hồ sơ vụ án dần bị xếp vào diện "chờ manh mối" khi ông Hà về hưu năm 2005, Nhiễm Phương Húc chuyển sang làm giám định viên, vẫn giữ nguyên tập ghi chép tay về vụ án trong ngăn kéo bàn làm việc, mỗi lần nhắc đến là lắc đầu tiếc nuối. Hơn 20 năm sau, Hà Hiểu Hà con gái ông Hà tốt nghiệp trường cảnh sát, được phân công số hóa những hồ sơ cũ tồn đọng, tình cờ lật ra mấy mảnh giấy ghi chép của bố mình về vụ mất tích họ Từ có điểm mâu thuẫn với báo cáo chính thức: ông Hà từng ghi nhận có một chiếc xe tải trắng chạy qua khu dân cư đêm đó nhưng báo cáo lại ghi là xe tải xanh, chi tiết nhỏ ấy khiến Hiểu Hà quyết định phục hồi điều tra. Cô kết hợp với bố già đã mắc bệnh Alzheimer, thường hay lẩm nhẩm về "hai cha con họ Từ" mỗi tối, cùng chú Nhiễm đã bạc tóc, cùng nhau truy tìm manh mối giờ đây đã mờ nhạt theo thời gian: khu dân cư Nguyên Long nay đã bị phá dỡ xây chung cư, người dân cũ chuyển đi khắp nơi, chỉ còn lại mấy cụ già vẫn ở lại trông coi miếu thờ khu phố. Ba thế hệ cảnh sát—từ ông nội của Hiểu Hà, từng là cảnh sát thời Pháp thuộc, đến bố cô là Hà Viễn Hàng, rồi chính cô cùng chú Nhiễm thuộc thế hệ chuyển giao—đã kiên trì truy tìm manh mối suốt hai thập kỷ, dần phát hiện ra vụ mất tích này không hề đơn lẻ, mà liên quan đến một đường dây buôn người xuyên biên giới hoạt động ngay trong khu dân cư, thậm chí có cả nhân vật quyền lực trong chính quyền địa phương thời đó bao che. Khi màn đêm buông xuống khu Nguyên Long giờ chỉ còn những công trường xây dựng ầm ĩ, những lời cáo bạch trong bóng tối mới dần lộ ra, đúng như cái tên Hắc Dạ Cáo Bạch mà đoàn làm phim chọn.