王姬、郑爽、沈丹萍三位实力派女星在剧中分别出饰三个身份不同、性格迥异的女人，上演了一场情与法的大战。在《女刑警之月夜》当中，王姬饰演一位已故画家的遗孀秦秋歌，一个事业有成的女人；郑爽扮演女一号刑警队长吴瑕，是个在工作中做事雷厉风行、私底下却风情万种的女人；沈丹萍扮演的是一个画模，年轻时是个裸体模特，剧中还有一张以年轻时的她为原型的裸画。故著名画家江若生前唯一的人物画《月夜》在金凯撒大酒店展出，画中细腻的线条勾绘出女模特婀娜的形态，有难以言会的朦胧之美与神秘感。众人都觉得《月夜》具有非常高的收藏价值，作者生前挚友华明、现资深的鉴定家华明也不例外。可是就在展出的当晚，名画被盗了。 金凯萨大酒店的总经理龙总报案并协助调差，警察吴霞和两位助手开始在走访过程中发现刚入职酒店的年轻男子杨凯旋失踪，并且此人来去时间都和画的展出时间吻合。而且社会上流传，委托偷画的是个年轻男子。吴霞更觉得此人可疑，便暗中监视。更是发现他对这幅名画“兴趣”颇深，因没有证据，多次与杨凯旋相遇却没有证据逮捕。 就在案件侦查期间，吴霞从华明口中得知，被盗名画是赝品。这个消息也震惊了龙总，龙总与江若当年的好友，一直把自己真爱的《月夜》交给他保存。 吴霞在办案期间，对杨凯旋和画家江若的情况进行调查，并决定走访杨凯旋的母亲叶子蓝，得知《月夜》中画的就是她本人，杨海超的“兴趣”也正是想弄清楚母亲跟江若的关系和自己的身世，他知道这幅画对母亲很重要。其实他就是江若的儿子，可是当年江若负了叶子涵，破于无奈选择了秦秋歌。 江若的儿子江海潮在画展前回国，由于江若早年自杀，江海潮幼年被人嘲笑而落下阴影，他只知父亲是在画完《月夜》就自杀了，便觉得《月夜》和叶子蓝就是害了他们母子的罪魁祸首。 江海潮找到杨凯旋，将他秘密约出，他拿着《月夜》，想把这个害了他们母女的画当着杨凯旋的面毁掉。可这幅画对于杨凯旋和她母亲来说非常重要，这对同父异母的兄弟在偏僻的集装箱里厮打起来。叶子蓝担心杨凯旋，追到了集装箱。江海潮刚要烧画，华明出现了，他一直秘密的监视着他们的行踪，也是他放出被盗作品是赝品的假消息，他趁两人打的筋疲力尽的时候把画夺走，火苗留在了集装箱里引燃了仓库的堆积物。集装箱也被华明反锁了，情况变得越来越糟，可江海潮和杨凯旋还争执着。这时叶子蓝终于道出了当年是她害死江若的事实，虽然要受到法律的严惩，可内心缺如释重负。 江若的妻子秦秋歌闻讯从美国赶来，看到被警察救出来，躺在病床上的叶子蓝、江海潮、杨凯旋，觉得一切也都过去了 。