慶曆年間的一天早上，廣西興安縣翠香閣的老闆娘馮氏火急火燎地跑來縣衙報案，說翠香閣的梅香姑娘不見了。翠香閣原本是一家妓院，黃忠義當上縣太爺後將翠香閣改成了繡花房，妓女們也都從良做了繡花女。黃忠義問馮氏可動過她的房間，馮氏搖搖頭。
就在黃忠義打算去翠香閣查案之際，又有人來報案，說在荒地裡發現一具女屍。黃忠義忙領著馮氏、仵作、衙役趕到荒地，馮氏一看說死者正是梅香。仵作仔細驗過屍體後說：“屍體頸部有明顯掐痕，屬窒息死亡。死者衣衫不整，指甲縫內滿是血，遭遇過強姦。”黃忠義邊聽邊勘驗現場，忽然發現地上只有男人的腳印，於是他猜測兇手一定是把梅香姦殺後將屍體轉移至此，而梅香用手抓破了兇手的身體。
接著，黃忠義隨馮氏去了翠香閣。一進梅香的房間，他就看到了床上凌亂的被褥和地上的腳印。經過驗證，此腳印與荒地裡的腳印系出一人。此外，黃忠義還看到床上有一顆男人衣服上的紐扣，但他並沒有聲張。黃忠義把翠香閣裡的人都叫到跟前，問梅香被害那晚可曾有人聽見聲響，眾人都說沒聽見。可梅香指甲縫裡的血和床上的紐扣分明顯示兇手在行兇時，梅香曾激烈反抗，怎會聽不到？難道兇手殺人姦屍？
“梅香生前可曾與他人結怨？”黃忠義問馮氏。馮氏想了想說前幾日縣裡的流氓黃四曾趁酒意調戲梅香，被翠香閣的僕人張三趕走。黃四還揚言就算是死了也要得到梅香。黃忠義遂命人把黃四拘到縣衙，自己隨後也趕回縣衙。
一見黃四，黃忠義立刻興奮起來，問他臉上的抓痕是哪來的，黃四說是他家娘子抓的。黃忠義命人拘來黃四的老婆，可黃四老婆說她都好幾天沒見黃四了，不是她抓的。見黃四不說實話，黃忠義吩咐衙役開打。黃四忙改了口，說昨天他喝了花酒，正在小巷子裡走，突然竄出個人，抓了他一把就跑了。黃忠義問他是否有證據，黃四說巷子口賣雞的王老漢看見了。王老漢到大堂後說確實如此，還說那人個子不高，稍顯肥胖。見黃四所說不假，黃忠義將黃四教訓一番後便放了，但案子依然沒有頭緒。
當日晚飯時分，黃忠義正一籌莫展時，一個衙役來報，說城南村發現了一具上吊的男屍，臉上也有抓痕。因仵作不在縣衙，黃忠義先隨衙役去了城南村，命仵作隨後趕到。到了案發地點，但見吊死的男子相貌清秀，像個讀書人。黃忠義讓衙役從男子身上尋找線索，結果衙役從男子的袖子裡找出一張紙，上面寫著：“梅香，枉我對你深情一片，你竟然背叛我，要嫁給一個公子哥。我得不到你，別人也休想得到。現在我就去陰間陪你。”難道這讀書人殺了梅香，而後自殺？黃忠義正疑惑時，衙役又從讀書人的衣服裡搜出一張紙，是張治療哮喘病的藥方。黃忠義更加丈二和尚摸不著頭腦了。
這時，有一位老者走上前來，說這讀書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，李秀才是給他母親拿藥的，沒想到在這裡吊死了。聽了這話，黃忠義更加琢磨不透了：他既是個孝子，怎可能為一個女子而置母親的生死於不顧暱？就在這時，仵作趕來了，驗完屍後說是有人先用繩子將李秀才勒死，然後又把他吊在這裡的。黃忠義覺得李秀才一定與梅香有瓜葛。於是吩咐把馮氏找來。
馮氏趕來後說：“李秀才曾和梅香有過約定，李秀才兩年之內若能籌銀百兩替梅香贖身，她便嫁給他。可時過兩年，並無李秀才半點音訊，梅香苦等他不來，心灰意冷之下便答應了嫁給別家公子。怎料李秀才聽說後找上門來，要我成全他們。可我已經收了別家的聘禮，只好讓張三將他趕走。”
到這時，黃忠義還是沒有頭緒，便帶領眾人往回趕。途中，馮氏不小心摔倒，喊道：“張山，快把我扶起來！”一個高個漢子忙把她扶了起來。
夜裡，黃忠義輾轉反側。忽然，他發現一個疑點：黃四和李秀才去翠香閣鬧事，都是被張三趕走的，而今天馮氏摔倒喊的卻是張山。黃忠義越想越睡不著，便爬起來，叫上衙役，直奔翠香閣。經過詢問，黃忠義得知張山是張三的表弟，這兩日張三病了，張山替他頂班。張三早不生病、晚不生病，偏偏在梅香被害後生病，莫非張三……想到這裡，黃忠義命衙役把張三帶到縣衙，涉案人等也一同被帶去。
在回縣衙的路上，黃忠義仍在思考著案子：李秀才穿的衣服明顯短些、肥些，王老漢也說抓傷黃四的人個子不高、微胖，那張遺書字跡潦草，一個秀才哪能寫出那樣的字，肯定有人陷害黃四和李秀才，而此人必定是翠香閣的人，知道梅香與兩人之間的關係……
涉案之人全都帶來後，黃忠義眼睛一亮：張三個子不高，稍顯肥胖，眼神流離，“來人，脫掉他的衣服！”黃忠義喝道。衙役扒開張三的衣服後，一道道結著痂的血痕頓時呈現在眾人眼前。黃忠義猛地一拍驚堂木，令他招出殺人經過。但張三抵死不認。
黃忠義命衙役把穿在李秀才身上的那件衣服穿到了張三身上，正合適；又把掉在梅香床上的那個紐扣拿來，正是那件衣服上掉下的；將李秀才身上的遺書和張三曾經寫過的字作比較，字跡完全相符；黃四、李老漢也指認了張三；馮氏看了看衣服，說這衣服是她半年前買給張三的。
張三見再也無法抵賴，只好招了。原來張三前天喝醉後見梅香房間的窗子沒有關牢，就生了淫念，爬進她的房間。梅香驚醒，誓死不從。張三怕她把人喊來，便掐住了她的脖子，把她掐死後強姦了她。張三把梅香的屍體扔到荒地後，怕官府查到他身上，便把與梅香有瓜葛的黃四的臉抓破，讓他引起官府的注意。見黃忠義沒上當，他又想起一直深愛梅香的李秀才，嫁禍於李秀才……