Detective K kể về cuộc phiêu lưu của đệ nhất thám tử thời Joseon - Kim Jin (Kim Myung Min). Theo lệnh của nhà vua, vị thám tử này phải điều tra 1 vụ giết người hàng loạt đang xảy ra trên khắp đất nước. Trong khi thực hiện nhiệm vụ, Kim Jin gặp Han Seo Pil (Oh Dal Su), người sau này sẽ trở thành bạn đồng hành của ông ta, và Han Gaek Ju (Ha Ji Min), một nữ thương nhân sắc sảo, là người nắm giữ chìa khóa của vụ án. Càng điều tra họ càng khám phá ra những bí ẩn to lớn có thể làm rung chuyển cả triều đại Joseon...