怀疑他杀和遇到李梦露(王丽坤 饰)长的一模一样的女鬼 李梦露从沪上最高的百老汇大饭店上掉下来死了。大批警察局的警察到了现场，因为李梦露是上海滩最有名的大明星。著名侦探罗桑天(保剑锋 饰)到了现场，罗桑天分析了现场怀疑是他杀，因为李梦露的房间的门是虚掩着的，李梦露似乎是在等什么人。如果等人不会是自杀。可是罗桑天的师傅警察局局长谢汉明(郑晓宁 饰)就现场发现的大量安眠药断定李梦露是自杀，一定是自杀。因为在警察局局长谢汉明的手里，已经有三个大明星自杀了，一个是叫艾霞的明星前年自杀了，去年是阮玲玉自杀，今年是李梦露。所以，谢汉明断定是自杀。在李梦露死亡的现场，沪上一个叫新闻报的记者胡蔚蔚(杨斯 饰)出现在了现场，她前来采访，被警察局局长谢汉明和罗桑天赶走了。李梦露死的第二天沪上所有的报纸根据警察局的报告认定李梦露是自杀，但是侦探罗桑天不相信。罗桑天发现现场李梦露下身出血，说不定是李梦露怀孕了。罗桑天要求解剖李梦露的尸体，被警察局长谢汉明拒绝了。谢汉明告诉罗桑天沪上形势很微妙，日本人对上海虎视眈眈，一定要保持上海的稳定，同时谢汉明告诉罗桑天李梦露身后的各种人都是不好惹的，个个水都很深。谢汉明警告罗桑天可以查，但是所有的情况必须及时汇报。罗桑天和手下分两个方面调查，一个查李梦露住的百老汇大饭店的住客。同时在沪上各个医院进行调查。罗桑天的手下获悉李梦露死之前一个礼拜来到上海一家叫济仁医院看过病，至于到哪个科室看病，没有具体线索。罗桑天在祭奠李梦露的现场，发现了一个叫刘笑荣(李峰 饰)的编导，这个人告诉罗桑天要用一个剧本来悼念李梦露。罗桑天进一步了解到这个叫刘笑荣的编导曾经在最早发现了李梦露是大都会舞厅里，那个时候李梦露是大都会舞厅的舞女。是刘笑荣把李梦露介绍到电影界的。同时令罗桑天惊奇的是，在祭奠李梦露的现场发现了一个素面朝天的和李梦露一模一样的女人，她也来祭奠李梦露了。罗桑天几乎恍惚了，这个和李梦露长的一模一样的女人消失了。罗桑天把这个出现的女人叫做鬼。罗桑天根据部下张毅(常亮 饰)的调查线索到济仁医院来调查了。罗桑天调查的一个重要对象是外科医生何天佑(王工一 饰)(王工一 饰)。这个何天佑罗桑天见过，是在百乐门门口要打舞女的那个舞客。罗桑天告诉何天佑，李梦露怀孕了。何天佑医生说，那她应该看妇科，不应该来找我。罗桑天和手下查到李梦露常常来这家教济仁医院来看病。正在这个时候那个女鬼和李梦露长得一模一样的女孩子出现在了济仁医院里，罗桑天立刻追了上去。但是到了女厕所门口女鬼不见了。罗桑天失望而去。罗桑天突然意识到应该去李梦露的住宅去找病历或者李梦露怀孕的证据。但是，罗桑天已经晚了，李梦露的家里的窗户已经被人砸破。李梦露的病历和怀孕证据已经丢失。罗桑天命令部下在方圆三公里进行搜索。罗桑天和部下终于在邻居家的垃圾箱里找到了一套婴儿穿的衣服。罗桑天坚信李梦露是他杀，因为李梦露怀孕了，一个怀孕了女人绝对不会自杀的。
