Sau cái chết của Trà, mọi người trong đoàn kịch chưa hết bàng hoàng thì lại phải chứng kiến thêm cảnh tượng Dung chết thảm trong phòng cùng với lọ thuốc ngủ. Điều đặc biệt, những cánh hoa trà héo úa cũng được tìm thấy bên cạnh thi thể của Dung, từ đó dấy lên nghi vấn liệu cái chết của Dung và Trà có ẩn khuất gì đằng sau?.
Cái chết của hai cô gái có quá nhiều sự kỳ lạ khiến cho mọi người trong đoàn kịch không khỏi lo lắng. Lúc này Linh là người hoảng sợ và mất đi bình tĩnh nhất vì cô là bạn thân của Dung và cũng là người nghe được đoạn ghi âm khi Trà bị tạt axit. Thậm chí, cô còn nghe rõ đoạn Dung và Trà cãi nhau vì tranh giành tình yêu. Được biết Trà và Dung yêu cùng một chàng trai, người đó là Quốc một hotboy của đoàn kịch. Sau cái chết của hai diễn viên trẻ thì bất ngờ Linh bị tấn công suýt chết bởi một gã đeo mặt nạ lạ mặt. Cô nhận được lời đe dọa của kẻ đeo mặt nạ về chiếc USB bí ẩn, nên cô đã gom hết vàng bạc và số tiền cô dành dụm để đưa cho hắn và trong lúc trao đổi thì cô bị tấn công và bóp cổ đến khi ngất đi.
Qua lời kể của Linh, mọi việc dần sáng tỏ và sợi dây kết nối các bằng chứng mong manh trong vụ án đã hiện ra trong suy luận của Nam. Nam là đạo diễn của đoàn kịch và anh cũng đã chứng kiến mọi việc bất thường xảy ra. Đầu tiên là cái chết của Dung hoàn toàn không phải do tự sát mà là bị kẻ giấu mặt uy hiếp, ép uống thuốc ngủ rồi sau đó ra tay sát hại. Bằng chứng là những cánh hoa trà héo úa vương vãi trong phòng và đặc biệt là dấu son môi in rõ trên chiếc gối. Kẻ sát nhân đã dùng gối làm Dung ngạt thở dẫn đến tử vong rồi dàn dựng lại hiện trường thành một vụ tự tử.
Tiếp đến, kẻ đó tung tin đồn về một diễn viên điển trai nhưng đào hoa, chuyên gạ gẫm những cô nàng xinh đẹp, nhẹ dạ cả tin để mọi người lầm tưởng cả hai cô gái chết vì quen phải một người lăng nhăng. Sau cùng, hắn định xử lý Linh để bịt đầu mối khi dùng đoạn ghi âm lừa cô đến nơi vắng vẻ để giao dịch. Hóa ra, Linh đã có mặt tại nơi Trà bị tạt axit vào cái ngày định mệnh đó. Mặc dù Linh chứng kiến vụ việc nhưng cô đã giấu nhẹm chuyện này đi và định dùng tiền để mua lại bí mật này từ tay kẻ ác.
Để bắt được hung thủ, đạo diễn Nam đã phải tương kế tựu kế, dùng kế hoạch “đánh rắn động cỏ” để dụ kẻ sát nhân lộ mặt. Không ngoài dự đoán của đạo diễn Nam, kẻ thủ ác bị bắt tại trận khi đang chuẩn bị vu oan giá họa cho Quốc. Ai nấy cũng bất ngờ khi danh tính của kẻ máu lạnh lộ diện, không ai khác chính là Huy. Không còn đường chối cãi, Huy kể hết mọi tội lỗi của mình. Hóa ra, nguồn cơn của mọi việc đều bắt nguồn từ một chữ tình và Huy sẽ phải nhận bản án thích đáng từ pháp luật cho tội lỗi mà mình đã gây ra.
Kẻ thủ ác là chuỗi phim ngắn trinh thám hình sự với nhiều vụ án hóc búa và vô cùng tàn nhẫn. Bộ phim dài 100 tập, mỗi vụ án kéo dài từ 2 đến 3 tập và được phát sóng lúc 21h30 thứ hai, thứ ba hàng tuần trên kênh THVL1.