道光初年，孙兴桥就任盘山知县。刚刚到任的第二天清晨，孙兴桥就接到报案，说乌衣巷出了一桩人命案，孙兴桥率衙中众人以最快的速度赶到案发现场。死者头发散乱，是一个年过50的妇女，胸口和肋间被刺三刀，血流遍地。
死者右手食指的指甲缝里，嵌着一小块肉皮。察看四周，除了三步外扔着一个篮子外，并没有发现别的东西。翻开篮子，只见里边有一把锋利的镰刀和一条绳索。从潮湿的地面隐约可见几个印着血迹的脚印根据脚印的方向，是向乌衣巷内跑去的。
地保一看尸体，当即认出死者就是巷内的张氏。再一看地上的篮子和那把镰刀，竟是巷内给人家当小伙计的拴牢的。这时来了一个十八九岁的姑娘，扑在尸体上号啕大哭起来。众人看是张氏的女儿姝儿。张氏还有一个儿子叫苏城，是个五谷不分的浪荡子。孙县令很快调查清楚了镰刀是小伙计拴牢的，于是便带人赶往拴牢家。拴牢家的大门紧闭，费了好大的劲拴牢娘才把门打开。此时的拴牢躺在床上，浑身哆嗦，脸色如死灰。无论孙兴桥怎样问话，拴牢目光呆滞，就是不说话。
此时，衙役们在屋内的木盆里发现了血衣和屋角一双带血的鞋。孙兴桥见状，吩咐将拴牢锁住，拴牢见锁链套在了自己的脖子上，挡下一热，裤子就湿了。拴牢娘说:“大人，拴牢自幼胆儿小，他和张氏无怨无仇，怎么会杀他呢？请大人明察。”紧接着，拴牢娘说出了事情的前因后果：
拴牢是街上孙家盐行的伙计，负责给孙掌柜喂他的那匹白马。白马喜欢吃带露水的青草，因此每天上午拴牢都回去割青草来喂白马。今天上午，拴牢出去还没有一袋烟的功夫就跑了回来，身上都是血迹。他一回到家就哆嗦着钻进被窝里不说话，拴牢娘见状就将他带血的衣服鞋袜脱下泡在盆里。孙兴桥听罢，有问了拴牢几句话，拴牢依旧一言不发，孙兴桥只得将他带到衙门。拴牢被带走，一时间人们纷纷传言拴牢杀了人。
三天之后，一个30岁左右的男子来到县衙，请求孙兴桥给他做主，来人正是被害人张氏之子苏城。苏城说自己刚从朋友家回来，就听到了母亲被害的消息，于是跑来请求孙县令为他做主。孙兴桥只得安慰苏城一番，将他送出县衙。
苏城走后，孙兴桥陷入了沉思，拴牢依然一言不发，他到底在害怕什么呢？孙兴桥是出了名的断案能手，凭着多年的断案经验，他断定拴牢不可能是杀人凶手。原因主要有三点：一是镰刀上并没有一丝血迹，刀背上还可以找到一两丝干枯的水草，显然这把镰刀是割水草的如果凶犯曾用它杀人，血迹肯定会将水草染污，而镰刀上的水草还是绿色的，由此看来这把镰刀不是杀人凶器。死者是被人刺死，从伤口的形状来看，也非镰刀所致。
第二点是从拴牢家搜出的血衣也有破绽。血衣虽然被水浸泡过，但仍能看出主要血迹是在袖口，而大襟上却没有血迹从袖口的血迹上看，又好像是蹭上去的，而凶手杀人一股是尖刀刺入后，被对方伤口喷出的血液溅脏衣物，按常理，血迹应在大襟及胸前。对那双沾过血的鞋子，鞋底上满是血污，而鞋面上却没有血迹。很显然，是拴牢双脚踩在血泊里染上的。
第三，如果拴牢真的杀了人，怎么会把篮子扔在现场？再愚蠢的案犯也不会干出这等傻事来，更何况他与被害人张氏从来没有仇怨，怎么会突然下此毒手？另外，死者右手食指的指甲缝里，竟然嵌着小块肉皮，看样子死者曾和凶手搏斗过。初步断定，这块皮肉是从凶手的手上或者脖子上挖下来的，由此可知拴牢绝不是凶手。
当天中午，张氏的女儿姝儿前来告状，说杀害母亲的是哥哥苏城。姝儿说，哥哥游手好闲，常去赌博，家中被他赌得几乎断了炊。最近，他老缠着娘欲将她的赔嫁拿出来换点银子，被娘斥骂了好几回。今天早上，娘被害，姝儿在家守灵，不久哥哥便回来了，脸上带着不可捉摸的神色，见了母亲的灵柩并不悲恸，只看了一眼后就匆忙进到自己房中去了。
姝儿心中疑惑，想起了昨夜母亲劝哥哥的情景，也想起了哥哥曾向母亲讨要首饰变卖的事，便赶紧打开母亲的妆奁盒，发现里边的首饰不见了。于是，她就断定是哥哥盗首饰杀了娘，而拴牢仅仅是做了替死鬼。
孙兴桥马上吩咐衙役査询了城中的十几家当铺。果然，有家当铺内发现了首饰的当单存根。当单的日期恰好是在张氏被杀的第三天，当主就是苏城。难道凶手真是苏城？衙役们立刻将苏城抓到堂前，但是孙兴桥如何询问苏城，苏城却一口咬定没有因为赌博弑母。苏城哭着对孙兴桥说，首饰的确是他偷的，他也因此和母亲吵过，但他绝对没有杀害自己的老娘。
苏城说那天晚上他偷了首饰后，被母亲发现了。母亲当即追了出来，苏城说首饰已经当了，娘儿俩大吵了一架后，母亲哭着走了。但是第二天就发现她死在了乌衣巷口。
孙兴桥在苏城身边绕了两圈，发现他的手上、脖子上并没有伤痕，于是将他投入大牢，等候发落。苏城也可能不是凶手，那凶手到底是谁？孙兴桥陷入了沉思，案情再次陷入死胡同，孙兴桥思考一番后决定乔装打扮去走访一下。
第二天，孙兴桥化装为一个游方郎中，来到乌衣巷最热闹的茶馆一品香。在茶馆里，各种各样的人聚集在这里喝茶，苏家发生了命案，这是茶客们聊得最多的话题。从茶客们的嘴里，孙兴桥了解到，姝儿原来不是张氏亲生的，而是二房的小妾所生。前几年，姝儿的母亲和苏家老爷在一场瘟疫中死去，姝儿便和大娘张氏、哥哥苏城一起生活。
张氏对儿子苏城的婚事一直不满，为此还不止一次骂过姝儿。为何骂姝儿呢？原因是城南有一刘姓大户愿意将女儿嫁给苏城，但条件是让姝儿嫁给女方的哥哥，女方的哥哥瞎了一只眼睛，精神还有点问题。只有这个条件，别人才答应。但是姝儿不愿意嫁给一个独眼龙傻子，不同意换亲。传言姝儿与城南绸缎庄的伙计王英关系私密，在张氏被害的前一天晚上，有人看到王英泪流满面地从苏家走出来。苏兴桥听到这里，心中明白了八九分，当即返回了县衙。
两天后，孙兴桥再次升堂，审理张氏被害一案。围观者迅速将县衙围得水泄不通。拴牢和苏城被带到了堂前，令众人没有想到的是，孙兴桥当众宣布这二人无罪。就在众人面面相觑之时，孙兴桥拍惊堂木，“杀害张氏的凶手就在你们当中！”衙役冲进人群，将姝儿和王英带到了堂前。
孙兴桥说:“大胆王英、姝儿，还不快快跪下！”王英忙喊冤枉，孙兴桥冷笑道:“王英，我来问你，你脖子上为何包得严严实实？”王英忙说，是他身体有些发烧，所以就围上了围脖。“要我看是脖子上被人抓挠了，怕被人知道了吧？”孙兴桥走上前去，一把扯住了他的围巾，又猛地一把把围巾拉下来，发现他的脖子上恰有一块伤疤。
孙兴桥猛地大喝一声:“王英，你脖子上的伤疤哪里来的？”王英结结巴巴地说:“是我不小心刮的”。孙兴桥喝道：“张氏指甲里有一块肉皮，和你脖子上的伤疤一模一样！五天前的晚上，你为什么哭着离开苏家？另外，你屋子里有带血迹的衣服，还有这杀人用的刀。这下，你该招了吧？”
说罢，孙兴桥将一把带血的尖刀丢在王英面前，这把尖刀是在绸缎庄里搜到的。王英见状，只得承认了杀害张氏的罪行：
原来，王英和姝儿早已经私定终身，但张氏为了儿子苏城的婚事，要姝儿嫁给城南刘大户家的独眼龙傻儿子。姝儿自然是一万个不愿意，她将此事告诉了王英。王英见状，于是到在五天前的一个傍晚来到苏家，请求张氏成全他和姝儿，让姝儿嫁给他。张氏嫌王英家穷，也为了儿子的婚事，自然不肯答应王英，当即将他骂了个狗血淋头。王英在当天傍晚哭着离开了苏家。
第二天深夜，姝儿跑来告诉王英，苏城偷了张氏的首饰去买，在乌衣巷口母子大吵一番。王英听后来到乌衣巷口，果然看到苏家母子在吵架。苏城完全不理会张氏，离开了乌衣巷口。王英来到乌衣巷口后，并没有立刻杀死张氏，他跪在张氏面前再次恳请她将姝儿嫁给他，为了能帮苏城结婚，王英答应将家产变卖送给苏家。
但王英家穷，即使变卖家产也不如城南刘姓大户人家条件好。张氏再次辱骂了王英，并骂他一辈子休想和姝儿在一起，癞蛤蟆想吃天鹅肉，穷鬼也想攀高枝。王英听罢，再也忍不住心中怒火，姝儿不是张氏所生，却要牺牲她的幸福换取亲生儿子的婚姻，王英随即拔出匕首（王英在绸缎庄当守夜人，身上带着匕首）刺中了张氏，张氏身手抓掉了王英脖子上一块皮肉，王英再两刀刺死了张氏。
杀了张氏之后，王英很是害怕，姝儿告诉他不用怕，于是第二天姝儿便将苏城告上衙门，嫁祸给苏城。第二天清早，拴牢出门割草，来到乌衣巷口看到了被杀害的张氏，慌乱之中踩到了地上的血，拴牢胆小，吓得将镰刀和篮子丢在现场，跑回了家中。于是这才有了文章开头的那一幕。
王英与姝儿因张氏不同意二人的婚姻，合谋杀死了张氏，又嫁祸给苏城，险些造成拴牢、苏城当了替死鬼。但二人杀人的动机，又是被激怒杀人。二人原本并非穷凶极恶之徒，事情皆因张氏不同意婚事、辱骂王英而起，站在王英与姝儿的角度，二人的遭遇也值得人同情。
孙兴桥破了乌衣巷杀人案，但在判决时却犹豫了。杀人偿命，自古天经地义，但面对姝儿和王英，他又不忍心将二人处死。反复思考之后，孙兴桥在判决时将“蓄谋杀亲”，改为“失手杀人”。最后，王英被判杖刑30，徒20年，发配边城为戍边军人效劳。
几天之后，王英被押往边城。王英走后，姝儿也在县里消失了，有人说她跟着王英去了边城，几年后王英在战场上立功免刑，二人在边城结婚生子，一直老死边疆，再也没有回过盘山县。
