季洁等在押解412重犯回程的途中听到15声抢响。经调查，枪声出现在“锦绣地”。沈耀东用死者手机拨出通话记录里最后通话的号码，结果前来向郑一民报道的佟林的手机响了起来。季洁等人对此深感意外。
案情分析会上，沈耀东要求佟林解释电话一事，佟林的回答引起大伙不满。佟林利用郑一民从沈耀东嘴里套出了嫌疑人的地址，而李少成从监控录像上发现了一个与案件有密切关系的陈雪。[page_break]在关键时刻，佟林找到了在“锦绣地”谈判时被打伤的五个人，遗憾的是已经死了两个。季洁认同佟林保留活口，好继续破案的理由。但这时，一个意外让“十六枪案”的三个“活口”又死了一个，剩下两人都成了植物人。
案情变得扑朔迷离，一场惊心动魄的较量就这样拉开了帷幕。
沈耀东带人在佟林家找到了崔强的尸体和一把五四手枪。沈耀东和季洁讯问佟林，佟林将他是如何与郑一民、马局一起设局，引沈耀东“上钩”的事实全盘托出，揭出沈耀东“黑警察”的真实面目。最终，沈耀东在抓捕犯罪嫌疑人葛安时，以死来悔改自己的所作所为。
在“粮库熏蒸”一案上，佟林发现季洁提到的四个地点名称都和“锦绣地”的开发商苏渤海有关……
季洁拘审了崔强失踪前见的最后一个人陈雪，佟林却为陈雪找到不在现场的确凿证据，推翻了季洁的结论。陈雪在歌厅请佟林唱歌，不料被缉毒警给兜了。季洁将佟林接回，佟林隐瞒了去歌厅的真相。
六组清查崔强死因，在现场发现一皮箱佣金。再三审讯之下，嫌疑人张某供出买凶杀人之人是进京官员。当佟林、季洁找到证据，却发现涉案官员已经自杀。而这时，苏渤海办公室发生失火、爆炸。赵鹏被枪击，腿部负伤。佟林认为是赵鹏自己“做戏”。佟林和季洁突审赵鹏。赵鹏一口咬定枪击自己的人就是苏渤海，佟林对此大感疑惑。
由于案发现场在陈雪常出没的会所。陈雪向佟林建议由自己设饭局请苏渤海和赵鹏见面，同时佟林也出席。佟林说服季洁，请示过郑一民后，单刀赴会。谁也没想到，苏渤海和赵鹏竟然在饭局上达成了交易。
一个亡命徒冲进医院要炸死赵鹏，被阻击手击毙，佟林想以此挖出苏渤海，但始终证据不足。由于线索中断，案件再次陷入谜团。
薛晓琪打来电话，告知佟林其偷取了赵鹏的一包秘密卷宗。佟林擅自布置行动到预定地点，不料关键时刻薛晓琪销声匿迹，众人意外陷入险境，与一帮流氓发生械斗，导致六组伤了一个组员。季洁质问佟林，佟林有口男辩。为查明真相，佟林只得独自找寻薛晓琪。在薛晓琪家，他发现了苏渤海妻子叶芝琳的尸体，而薛晓琪不知所踪。
佟林受到处分，但他别无选择，孤身一人继续寻救薛晓琪。几经周折，佟林找到被奸杀的薛晓琪……季洁从薛晓琪女儿思思口中得知坏人竟是佟林，一气之下扇了他一个耳光。[page_break]苏渤海成为受害人叶芝琳的家属，受到多次询问，不敢离开警局。佟林直截了当质问苏渤海，苏渤海将所有的犯罪行为推给赵鹏和当年的会计身上。同时，他交代了自己手里掌握赵鹏指使葛雄干掉崔强的录音。但苏渤海声称如果交出录音，必须与警方做交易，以求保护自己的利益。甚至以案子有背景，威胁佟林。
佟林找陈雪查询，陈雪感到紧张。佟林将情况告知季洁，二人认为先把陈雪放在一边，当务之急是抓住连环杀手葛雄，这是突破赵鹏的关键人物。两人请示郑一民，商量方案。郑一民认定葛雄肯定要去除掉苏渤海。佟林要求苏渤海必须回家，随即警方包围了苏渤海家，但葛雄没有出现。
季洁查到葛雄的居住地，但她发现葛雄妻李淑兰已经被杀。
经过几番复杂曲折的斗争，六组终于抓住了赵鹏手下的连环杀手葛雄。佟林找薛晓琪的“小弟”要“东西”，小弟因对薛晓琪之死怨恨佟林，将账本交给了季洁。
季洁、佟林串并案时发现一个可疑的嫌犯，最后证明是枪伤赵鹏的凶手，将其抓获，果然供出是苏渤海买凶杀害赵鹏未遂。最终，带有黑社会性质的犯罪团伙被一网打尽，赵鹏、苏渤海、高总先后落网，而“锦绣地”也被政府收走。陈雪作为十年前沉案的嫌疑人被拘审，但最后因证据不足被释放。随着案件结束，佟林最终被调离重案六组……
第四部《重案六组》将依然沿用前三部“故事会”的形式，每集交错讲述两个案件，情节紧凑，扣人心弦。同时还将增加一条富有悬疑感和连续感的主线和主案，贯穿整个系列始终，使情节更加曲折复杂。主线故事：“锦绣地”按照规划有两百亩，开发出来将近二十万平方米，总盘子价值三十个亿。三年前高副区长（已退休，人称高总）指使苏渤海、赵鹏“串标”，旨在为自己的集团谋利。但赵鹏为了巨大的经济利益，一心想把“锦绣地”据为己有，逼迫苏渤海签订转让合同。一场明争暗斗由此开始。三年来，“锦绣地”只挖了个大坑，成为烂尾工地并蔓延
出贫民区——简易房、歌厅、洗头房、小饭馆并存。上层黑保护伞徐先生不满高总手下苏、赵之争造成被动局面并殃及自己的地位和利益，因此下达“三个月搞定”的命令。高总通知赵、苏：如果三个月没有起色，“锦绣地”由政府收走。这个结果将使苏、赵失去各自利益，于是斗争更加白热化，形成几乎失控局面。思维缜密的六组刑警们从一桩桩凶杀、绑架等恶性案件中寻找到蛛丝马迹，串并起来后认定这是一系列集团犯罪，最终成功击溃高总的黑恶势力犯罪组织。