승진 때마다 후배에게 밀리는 강력계 만년 형사 ‘상길(송강호)’. 어느 날 그에게 고과도 낮은 분신 자살 사건과 함께 순찰대 출신의 새파란 신참 여형사 ‘은영(이나영)’까지 파트너로 떠맡겨진다. 상길은 울며 겨자 먹기로 수사를 시작하지만 조사 결과 이는 정교하게 제작된 시한벨트발화장치에 의한 계획된 살인임을 알아낸다.
상길은 승진 욕심에 상부에 보고도 않은 채 독단적인 수사에 나서고 은영은 사체에서 발견된 짐승의 이빨자국에 주목하지만 상길은 은영의 의견을 무시할 뿐이다. 그러던 중 짐승에 의한 살인사건이 발생하고, 은영은 지난번과 이번 사건이 서로 연결되어 있음을 직감한다. 사건의 심각성에도 불구하고 여전히 단독 수사를 감행하는 상길과 어쩔 수 없이 상길을 따라야 하는 은영.
마침내 두 사람은 피해자들의 몸에 공통된 이빨자국이 늑대와 개의 혼혈인 늑대개의 것임을 그리고 피해자들이 과거 서로 알던 사이였음을 밝혀 내는데……
