民国三十五年深秋的一个晚上，杭州黄金大剧院正在上演《霸王别姬》的古装戏。观众们都争相来一睹芳华戏班的台柱子、已走红邻近数省的头牌花旦柳香香的风采。警察局年轻警探帅包正也在剧场中。
此刻，《霸王别姬》正演到高潮之处，只见楚霸王端坐在帐中上首沮丧地大碗喝酒，虞姬强压悲痛在下首舞剑驱愁。扮演虞姬的女演员正是名旦柳香香。“汉兵已略地，四方楚歌声，大王意气尽，贱妾何聊生！”台上的虞姬悲痛地唱完这段唱词后，突然紧握剑柄狠命地朝脖子处一抹。顿时，血光迸射，随着“哇”的一声惨烈的惊嚎，女演员直挺挺地倒在地上。
帅包正敏锐地觉察到舞台上出问题了，因为倒下去的虞姬那声惊嚎是那样的恐怖，而倒下后的身子却还在瑟瑟发抖，身下的血液越流越多……柳香香真的死了，就死在她那用来表演自刎的宝剑上。可这把道具剑应当是木质的，怎么会致命呢？帅包正上前弯腰拾起这凶器在手时，才觉得掂在手中略感沉重，但与做道具的木剑放在一起，还真难分辨。帅包正便询问戏班班主，是谁负责分管道具的。班主很快便唤来了一位叫媚媚的漂亮女孩。媚媚回答说，她负责分管的道具都是提前摆放在每一位演员的位置上，散戏后再逐一收妥。这时，警察局沈局长也闻讯赶来，令帅包正负责侦破此案，限期缉拿凶手。
帅包正近些年连着侦破了好几起大案要案，有人还根据他名字的谐音给他取名为“赛包拯”。帅包正对芳华戏班的所有人员逐一进行了排查，最后将疑点集中在一位叫文秋梅的花旦身上。文秋梅与柳香香一样，无论是容貌、身段、扮相都不相上下，演的都是花旦。只不过柳香香早来戏班，所以便在戏班里挂了头牌，而文秋梅次之。随着日久天长，文秋梅便潜滋暗生了一种嫉妒心理，总觉得委屈了自己。平时，文秋梅常背后冷言冷语发泄对柳香香的不满，有时当面也板着副面孔不搭理柳香香。而今，柳香香一命归阴，戏班的台柱子就该属她文秋梅了。里里外外的人都在议论纷纷，说谋害柳香香的凶手无疑就是文秋梅。文秋梅闻言无从辩解，十分惶恐。
尽管头牌花旦柳香香已经香消玉殒，但这戏还必须演下去。因为芳华戏班与黄金大剧院已经签约在先，哪一方率先毁约就得承受沉重的经济损失。所以，在安葬柳香香的第三天，芳华戏班只好又贴出了演出海报，演出的剧目换成了《大登殿》。谁知票房刚要开始卖票时却有位大老板要包场，要求必须演《霸王别姬》。扮演虞姬的旦角柳香香没了，该由谁接手呢？当然非文秋梅莫属。其实，这一步棋还真将文秋梅从惶恐中解脱出来了。文秋梅决定好好表演，以证明自己内心是坦荡的。当天文秋梅发挥得特别好，赢得了台下如雷般的掌声。“汉兵已略地，四方楚歌声，大王意气尽，贱妾何聊生。”又快要演到虞姬自刎了。只见文秋梅唱完这句唱词，猛然双手握剑朝脖子处一抹，又是血光迸射，惨叫声起，虞姬便猝然倒下了……藏身于舞台上的帅包正亲眼目睹此情此景，不由心中大骇。文秋梅扮演的虞姬在自刎时怎么也使的是一把锋利的真宝剑！
两名旦角同是命丧舞台，且死因都是一模一样，但两者的性质却不一样。按照取证的材料来看，柳香香的死是属于被人谋杀，而文秋梅的死是属于自杀。这个结论是芳华戏班所有人员达成的共识。因为柳香香遭到文秋梅的嫉妒，终于导致文秋梅杀心顿起，用调换道具的毒计，在舞台上巧妙地除掉了自己的“眼中钉”。谁知案发后，文秋梅在众目睽睽之下良心受到谴责，终于以同样的手法在舞台上向天下人谢罪！
戏班同仁们的分析头头是道，合情合理。按理可以结案，具情上报，警局也就可以缓解压力了。然而，帅包正却有自己的想法，就算文秋梅是谋杀柳香香的人，为何早不动手，晚不动手，偏偏要来到这人生地不熟的杭州的舞台上来动手？就算文秋梅真要蓄意谋杀柳香香，为何非要选择这种手段不可？而且就连自己最后也选择了这种死法，这不成了不打自招？在帅包正看来，要侦破此案，必须首先破解道具之谜。于是，众人的目光又都集中在保管道具的媚媚身上。
黄昏，帅包正回到警局向沈局长汇报当天的工作。却见一位西装革履、油头粉面的公子哥儿站在局长身旁，他嬉皮笑脸地调侃道：“我的包拯大人，几时才能破案呢？”他，就是沈局长的公子，人称“沈衙内”。
沈局长狠狠地瞪了儿子一眼，没让他再多说话。晚上，帅包正正在灯下整理调查的案卷，他的助手沙平才一头撞了进来，他对帅包正说：“还是按戏班人原来提供的线索来结案吧，对谁都好。别到时候案子未破，倒先让自己栽了！”沙平才说完，扭头便走了。帅包正气得瞠目结舌，半晌才回过神来，难道这起案子牵涉到警局？牵涉到顶头上司？唯恐夜长梦多，帅包正迅速整理好了案卷，赶赴戏班，突击审问了管道具的女孩媚媚。
案卷上已经表明，柳香香遇害的那柄宝剑上清晰地留下了三个人的指纹，即柳香香和媚媚的，还有一个至今尚无法鉴别的指纹。而文秋梅遇害的那柄宝剑上同样也留下了三个人的指纹，即文秋梅、媚媚，还有一个没有鉴别对象的指纹。但这指纹却与柳香香那柄剑上留下的那个指纹一模一样。这就是说两把宝剑上均系同一个人的指纹，也就是说作案工具均出自一人之手。是这个人先后两次将真剑送到了保管道具的媚媚手上，要她在演出时暗中调换了道具。
媚媚是位性格柔弱的漂亮女孩，来到杭州演出的第二天，她便在当地一位油头粉面的公子哥儿的淫威逼迫下失身了。第四天晚上，这公子哥儿又来了，而且色胆包天直奔化妆室，企图强暴正在卸装的柳香香。这色狼压根儿没想到这位旦角竟然身手不凡，飞起一脚便踢在色狼的裤裆间，色狼随即倒地嗷嗷嚎叫，痛苦万状。柳香香冷冷一笑跟着又是一脚将他踢出了门外……
又过了几天，这色狼再次出现在媚媚面前，并开门见山地说自己是警察局长的公子，人称“沈衙内”。数天前被柳香香那一脚踢坏了自己的命根，此仇不报非好汉！他要求媚媚暗中协助他除掉柳香香，否则就连她一起杀了。媚媚终于屈服了，于是，她借柳香香演出《霸王别姬》的机会，悄悄地将“沈衙内”交给她的真剑暗中调换了。谁知这桩人命大案惊动了警局，“沈衙内”从媚媚口中获得了柳香香与文秋梅之间的矛盾信息，于是又设下一条“借刀杀人”之计。通过某老板包场后临时改戏，逼演《霸王别姬》，趁机又让媚媚暗中调换道具故技重演，除掉了文秋梅。这样就给人以谋杀者畏罪自杀的假象，企图浑水摸鱼，就此结案。谁知办案的帅包正激浊扬清，在助手从旁言语点拨下依然不罢手，非要查处幕后真正的谋杀者。帅包正知道局长父子在杭州可以一手遮天，必须省厅来人才能将凶犯擒拿，于是他火速将结案材料递送到省厅。最终，杀人者归案伏法。