《雙瞳》講了一個由於揭發同僚貪污受賄被打入“冷宮”，不招人待見的警察黃火土，被安排在冷門的外事組工作。他的同事受不了他直言不諱，不通人情世故，對他怒言相斥，而他老婆忍受不了他長期不回家要求和他離婚。
就在他經歷這一切不幸的時候，一起離奇的連環殺人案卻把整個臺北搞得人心恐慌，而警察局也迫於壓力使得充滿壓抑氣氛。
在這三宗離奇的命案中，三名受害人之間都沒有聯繫，彼此也都不認識，前來驗屍的法醫發現在三名死者的腦部都發現了一種很神祕的黑黴菌。這種菌能通過氣體散播一種能讓人致幻的毒素，這三個受害者就是在幻覺中死亡。
這起案件是臺灣歷史上頭一次，警局又缺乏刑偵方面的能手，所以就交給了盟友美國聯邦調查局。調查局派了一個叫做凱文·萊特的刑偵專家前來協助，而黃火土被以前的辦案夥伴李豐博警告道不准他幫助凱文·萊特，因爲黃火土幫助凱文·萊特破了案，那麼會讓臺灣警界蒙羞。
但是黃火土爲了臺灣百姓的安全還是參與其中，經過調查發現所有命案的根源都來自叱吒科技業的老闆。他由於過度迷信宗教纔將公司變賣，賣出所得則用來建造一座叫真仙觀的地方。
後來發現是被一名生有雙瞳，自稱可以看得見神鬼的小女孩所迷惑，通過寒冰、火坑、抽腸、刨心、拔舌等五種酷刑來滿足修仙要件，只不過他們將選擇對象是社會上受爭議之人。
最後黃火土經歷一番磨難最終戰勝幻覺，沒有死去，偵破命案，槍殺了小女孩亞里。
