Sau thành công lớn của Cảnh Sát Thép, TVB cho thấy dù ở giai đoạn tụt dốc nhất thì họ vẫn luôn biết cách làm khá tốt những bộ phim về đề tài hình sự, không ít phim nhận về vô số lời khen, đặc biệt mới đây là sự thành công của Nghịch Thiên Kỳ Án, để rồi tiếp nối nó là một dự án lớn khác mang tên Nhật Ký Trinh Sát Hình Sự. Được cầm trịch bởi giám chế Quan Thụ Minh, phim có sự hợp tác trở lại của bộ 3: Huệ Anh Hồng, Viên Vỹ Hào và Khương Hạo Văn, trong khi vai nam chính được giao cho “thị đế TVB 2020” Vương Hạo Tín, ngoài ra là hàng loạt những gương mặt nổi bật của đài như Trần Vỹ, Lê Nặc Ý và Huỳnh Trí Văn. Đặc biệt, đây cũng là lần đầu tiên nữ ca sĩ xinh đẹp Hong Kong Đới Tổ Nghi được đảm nhiệm vai nữ chính trong một bộ phim của TVB.
Nhật Ký Trinh Sát Hình Sự xoay quanh 2 anh em Diệp Kình Phong (Vương Hạo Tín) và Diệp Lãng Tình (Đới Tổ Nghi), từ nhỏ cả 2 đã phải trải qua cú sốc lớn khi suýt chút nữa thì bị giết bởi chính tay mẹ ruột Dương Bích Tâm (Huệ Anh Hồng). Từ đó, Phong bị tâm thần phân liệt, anh có nhân cách thứ hai tên Chu Cơ. Trong khi người anh Kình Phong rất giỏi võ nghệ cùng cơ thể cường tráng, thì cô em Chu Cơ lại yếu đuối và hay bệnh vặt. Tuy nhiên, Cơ lại có trí thông minh hơn người. Nhờ sự giúp đỡ của một đặc vụ bí ẩn, Cơ nhanh chóng trở thành chuyên gia giám định bút tích và tổng hợp hồ sơ tội phạm.
Thời gian này, trong thành phố liên tiếp xảy ra 2 vụ án thảm khốc, giám đốc sở cảnh sát Giang Chính Huân (Lê Nặc Ý) nhanh chóng thành lập tổ phá án đặc biệt. Huân mời Phong nhập đội, cùng với bác sĩ tâm thần Vi Duệ Kiệt (Viên Vỹ Hào), chuyên gia gỡ mìn Du Nhạn Tinh (Huỳnh Trí Văn) và nhà nhân chủng học kiêm pháp y Phương Uyển Thiên (Vương Mẫn Dịch). Trong khi, nhóm được dẫn dắt bởi trinh sát tài ba Nhiếp Sơn (Khương Hạo Văn). Sơn vừa trở lại công việc sau thời gian dài chữa trị chứng lưỡng cực nhưng khi này vẫn chưa nguôi nỗi đau về sự mất tích của vợ là Lương Nhật Tư (Trần Vỹ). Không lâu sau, Sơn phát hiện Bích Tâm lại là người có liên quan đến vợ mình…