刑警队宁五原探长过完60岁生日就可以退休了，在陪闺女宁玉去某小区看房交定金时，目击了一起年轻女子坠楼案。宁五原一手带出来的徒弟徐克、沈畅闻讯赶来，现场勘查的结果指出，女子坠楼的原因是自杀。宁五原不相信坠楼女子死于自杀，第二天再去案发现场时，没想到在楼道里遇到了三十年前离异的妻子薛玉娟。
宁五原办完退休手续，正式过上退休生活，闺女宁玉申请去尼日利亚援医获批准，得知生身母亲也住在那个小区，宁玉说什么也不愿搬家。刑警队接到派出所转来“清网行动”遗案嫌疑人邢飞宇的材料，沈畅奉命去邢家走访，正好遇上师傅宁五原在小区“看房”。宁五原替沈畅去走访，在邢家见到了邢飞宇的父亲邢兵、母亲薛玉娟。
三十年前，薛玉娟分到宁五原所在的刑警队，成了宁五原的徒弟，不久两人结婚，有了3岁的女儿宁玉。刑警队当时正调查一起看似简单的案件，知青翟刚要与妻子马翠离婚，马翠持刀将翟刚砍伤。因为对案情和当事人的不同理解，薛玉娟离开刑警队，将案情捅到省厅，结果直接影响到宁五原的前程和他俩的婚姻。
女青年坠楼一案有了新的线索，死者是安徽打工女青年胡萍，生前在一家服装厂工作过，后来被服装厂老板翟刚包养。与此同时，邢兵在他的建筑工地发现了肇事逃逸三年的儿子邢飞宇。宁五原退而不休，带着沈畅去服装厂找翟刚，发现此翟刚正好就是三十年前的彼翟刚。宁五原亲自爬楼寻找线索，在翟刚给胡萍租的房子窗台外，发现一道手指的划痕。经取证化验，确定胡萍系翟刚推下楼致死，翟刚对此供认不讳。坠楼案真相大白，宁五原接着插手邢飞宇肇事逃逸一案，毕竟邢飞宇的母亲薛玉娟是他的前妻、也是闺女宁玉的母亲，而邢兵也是他宁五原十年前的好朋友。
邢兵将儿子邢飞宇从工地带回家，第二天早上邢飞宇拿了点钱就不辞而别。宁五原请邢兵喝酒，这才得知邢飞宇原来是他和薛玉娟的儿子。宁五原百感交集，与邢兵一起将邢飞宇从建筑工地上找回来，动员邢飞宇去公安部门自首。邢飞宇的自首情节得到法院的认定，等待他的将是法律公正的裁决。
《迷情真相》通过讲述退休探长宁五原遇到的两起案子，告诉观众这样一个人生道理：人的一生充满了各种意外和误解，所以才有了无数的离合与悲欢，但好在我们每个人的心里都还有宽容，于是我们才能给昨天一个充满希望的背影。正是由于这样一个创作主题，两起案件平行交叉讲述的同时，给观众轻松而略有所思的观影感受。
宁五原在一个小区的遭遇，不仅还原了两个案件的真相，还意外地发现了一件和自己有关的秘密。影片试图告诉观众：某些陈年往事之中有很多不为人知的真相，这些真相跟自己当时的解读往往相差甚远，然而却会在不知不觉之中影响着自己和当事人的人生。
