庆历年间的一天早上，广西兴安县翠香阁的老板娘冯氏火急火燎地跑来县衙报案，说翠香阁的梅香姑娘不见了。翠香阁原本是一家妓院，黄忠义当上县太爷后将翠香阁改成了绣花房，妓女们也都从良做了绣花女。黄忠义问冯氏可动过她的房间，冯氏摇摇头。
就在黄忠义打算去翠香阁查案之际，又有人来报案，说在荒地里发现一具女尸。黄忠义忙领着冯氏、仵作、衙役赶到荒地，冯氏一看说死者正是梅香。仵作仔细验过尸体后说：尸体颈部有明显掐痕，属窒息死亡。死者衣衫不整，指甲缝内满是血，遭遇过强奸。黄忠义边听边勘验现场，忽然发现地上只有男人的脚印，于是他猜测凶手一定是把梅香奸杀后将尸体转移至此，而梅香用手抓破了凶手的身体。
接着，黄忠义随冯氏去了翠香阁。一进梅香的房间，他就看到了床上凌乱的被褥和地上的脚印。经过验证，此脚印与荒地里的脚印系出一人。此外，黄忠义还看到床上有一颗男人衣服上的纽扣，但他并没有声张。黄忠义把翠香阁里的人都叫到跟前，问梅香被害那晚可曾有人听见声响，众人都说没听见。可梅香指甲缝里的血和床上的纽扣分明显示凶手在行凶时，梅香曾激烈反抗，怎会听不到？难道凶手杀人奸尸？
梅香生前可曾与他人结怨？黄忠义问冯氏。冯氏想了想说前几日县里的流氓黄四曾趁酒意调戏梅香，被翠香阁的仆人张三赶走。黄四还扬言就算是死了也要得到梅香。黄忠义遂命人把黄四拘到县衙，自己随后也赶回县衙。
一见黄四，黄忠义立刻兴奋起来，问他脸上的抓痕是哪来的，黄四说是他家娘子抓的。黄忠义命人拘来黄四的老婆，可黄四老婆说她都好几天没见黄四了，不是她抓的。见黄四不说实话，黄忠义吩咐衙役开打。黄四忙改了口，说昨天他喝了花酒，正在小巷子里走，突然窜出个人，抓了他一把就跑了。黄忠义问他是否有证据，黄四说巷子口卖鸡的王老汉看见了。王老汉到大堂后说确实如此，还说那人个子不高，稍显肥胖。见黄四所说不假，黄忠义将黄四教训一番后便放了，但案子依然没有头绪。
当日晚饭时分，黄忠义正一筹莫展时，一个衙役来报，说城南村发现了一具上吊的男尸，脸上也有抓痕。因仵作不在县衙，黄忠义先随衙役去了城南村，命仵作随后赶到。到了案发地点，但见吊死的男子相貌清秀，像个读书人。黄忠义让衙役从男子身上寻找线索，结果衙役从男子的袖子里找出一张纸，上面写着：梅香，枉我对你深情一片，你竟然背叛我，要嫁给一个公子哥。我得不到你，别人也休想得到。现在我就去阴间陪你。难道这读书人杀了梅香，而后自杀？黄忠义正疑惑时，衙役又从读书人的衣服里搜出一张纸，是张治疗哮喘病的药方。黄忠义更加丈二和尚摸不着头脑了。
这时，有一位老者走上前来，说这读书人是城南村的孝子李秀才，其母身患哮喘多年，近日病情加重，李秀才是给他母亲拿药的，没想到在这里吊死了。听了这话，黄忠义更加琢磨不透了：他既是个孝子，怎可能为一个女子而置母亲的生死于不顾昵？就在这时，仵作赶来了，验完尸后说是有人先用绳子将李秀才勒死，然后又把他吊在这里的。黄忠义觉得李秀才一定与梅香有瓜葛。于是吩咐把冯氏找来。
冯氏赶来后说：李秀才曾和梅香有过约定，李秀才两年之内若能筹银百两替梅香赎身，她便嫁给他。可时过两年，并无李秀才半点音讯，梅香苦等他不来，心灰意冷之下便答应了嫁给别家公子。怎料李秀才听说后找上门来，要我成全他们。可我已经收了别家的聘礼，只好让张三将他赶走。
到这时，黄忠义还是没有头绪，便带领众人往回赶。途中，冯氏不小心摔倒，喊道：张山，快把我扶起来！一个高个汉子忙把她扶了起来。
夜里，黄忠义辗转反侧。忽然，他发现一个疑点：黄四和李秀才去翠香阁闹事，都是被张三赶走的，而今天冯氏摔倒喊的却是张山。黄忠义越想越睡不着，便爬起来，叫上衙役，直奔翠香阁。经过询问，黄忠义得知张山是张三的表弟，这两日张三病了，张山替他顶班。张三早不生病、晚不生病，偏偏在梅香被害后生病，莫非张三想到这里，黄忠义命衙役把张三带到县衙，涉案人等也一同被带去。
在回县衙的路上，黄忠义仍在思考着案子：李秀才穿的衣服明显短些、肥些，王老汉也说抓伤黄四的人个子不高、微胖，那张遗书字迹潦草，一个秀才哪能写出那样的字，肯定有人陷害黄四和李秀才，而此人必定是翠香阁的人，知道梅香与两人之间的关系
涉案之人全都带来后，黄忠义眼睛一亮：张三个子不高，稍显肥胖，眼神流离，来人，脱掉他的衣服！黄忠义喝道。衙役扒开张三的衣服后，一道道结着痂的血痕顿时呈现在众人眼前。黄忠义猛地一拍惊堂木，令他招出杀人经过。但张三抵死不认。
黄忠义命衙役把穿在李秀才身上的那件衣服穿到了张三身上，正合适；又把掉在梅香床上的那个纽扣拿来，正是那件衣服上掉下的；将李秀才身上的遗书和张三曾经写过的字作比较，字迹完全相符；黄四、李老汉也指认了张三；冯氏看了看衣服，说这衣服是她半年前买给张三的。
张三见再也无法抵赖，只好招了。原来张三前天喝醉后见梅香房间的窗子没有关牢，就生了淫念，爬进她的房间。梅香惊醒，誓死不从。张三怕她把人喊来，便掐住了她的脖子，把她掐死后强奸了她。张三把梅香的尸体扔到荒地后，怕官府查到他身上，便把与梅香有瓜葛的黄四的脸抓破，让他引起官府的注意。见黄忠义没上当，他又想起一直深爱梅香的李秀才，嫁祸于李秀才