Truyện phim lấy cảm hứng từ một vụ án có thật, khi người anh bất ngờ qua đời và người em trai đã phải bán những tài sản cuối cùng để tự truy lùng kẻ giết anh mình. Công lí cuối cùng được thực thi và minh chứng một điều: gia đình là phạm trù không thể bị phá vỡ bởi bất cứ thế lực nào.

Bộ phim bắt đầu bằng cái chết của Thuận, anh trai Hòa. Cái chết vô cùng đáng ngờ khi Hòa biết anh bị rơi từ giàn giáo trên tầng 3 của nhà hàng Thuận Minh do anh và vợ là Minh làm chủ. Tầng 3 đang sửa chữa để cơi nới, giờ đó toàn bộ thợ xây đã được cho nghỉ. Chứng kiến sự vụ có Minh, các nhân viên trong nhà hàng và cả mấy người em của Minh. Điều khiến Hòa nghi ngờ thêm nữa là giàn nho giáo rất chông chênh, không hiểu Thuận lên đó để làm gì.

Trong đám tang cũng không thấy xuất hiện các em của Minh và hơn nữa là thái độ rất đáng nghi của chị dâu. Bố mẹ mất sớm trong một vụ tai nạn xe cộ, hai anh em sống với nhau, một tay Thuận nuôi nấng chăm sóc em, phải bỏ dở cả đại học để lo cho em. Với Hòa, Thuận không chỉ là anh mà còn là cha là mẹ, là mái ấm duy nhất mà anh có. Chính Thuận kiếm tiền cho Hòa ăn học, lấy vợ và cả thành lập công ty cho anh làm ăn như hiện nay. Hòa thề là sẽ phải tìm ra sự thật, anh trai của anh không thể chết tức tưởi như vậy.

Hòa muốn tìm hiểu từ các nhân viên nhưng ngạc nhiên khi thấy tất cả đều được cho nghỉ và thay bằng nhân viên mới, đồng thời, Minh cũng rao bán ngôi nhà mà hai vợ chồng đang ở, chỉ giữ lại nhà hàng. Hòa không đồng ý. Anh tìm được ông bảo vệ cũ của nhà hàng vừa bị cho thôi việc và ép ông này phải nói cho mình sự thật chuyện xảy ra ngày hôm đó. Ông bảo vệ sợ hãi, khai rằng hai vợ chồng Thuận Minh có cãi nhau, sau đó các em của Minh đến. Hòa tra hỏi chị dâu, Minh khóc lóc kể lể Thuận lăng nhăng với một cô cave, họ cãi cọ nhau và một người em trai của Minh đã vô tình xô Thuận. Việc Thuận bị ngã xuống là ngoài ý muốn. Người em Út của Minh ra đầu thú và bị tạm giam.

Lúc này, đội cảnh sát điều tra phụ trách vụ án đã thấy có rất nhiều điểm mờ ám. Đội trưởng yêu cầu tất cả anh em trong đội phải thật nhanh nhạy và bình tĩnh, tiếp tục điều tra vì vụ án khá phức tạp so với họ tưởng ban đầu. Về phần Hòa, anh khá sốc khi nghe tin này. Anh chưa từng tin là anh trai có bồ, đặc biệt lại là một cô cave. Vì trước đây, Thuận đã yêu Minh tới mức sẵn sàng từ bỏ em nếu Hòa không chấp nhận người chị dâu làm gái nhảy như Minh. Không thể dễ dàng cặp bồ khi có một tình yêu như thế. Hòa tìm tới cô bồ của Thuận, tên Quyên. Anh hỏi Quyên những đặc điểm đặc biệt của anh mình nhưng Quyên tỏ ra khá lúng túng. Hòa càng nghi ngờ chị dâu hơn. Hòa lại tìm tới ông bảo vệ, song, bất hạnh thay, ông ta bị ô tô đâm chết ngay trước mặt Hòa.

Hoang mang nhưng vẫn quyết tâm tìm ra kẻ thủ ác, Hòa bám theo Quyên để dò hỏi thêm về anh trai. Đúng lúc này, Minh lừa Hòa uống thuốc ngủ rồi dàn cảnh Hòa và Quyên ngủ với nhau rồi dẫn Oanh, vợ Hòa tới bắt quả tang. Giải thích thế nào với vợ cũng không được, Hòa buộc phải kí vào đơn li hôn mà Oanh đưa ra. Nghi ngờ mỗi lúc một chất chồng, Hòa bán nhà, chia nửa tài sản cho vợ, nhượng lại toàn bộ cổ phần trong công ty rồi mua một khu nhà nghỉ dưỡng vừa phải ở vùng biển. Hòa mời Quyên về làm quản lý cho mình, chủ yếu để Quyên thấy anh đối tốt với cô và từ đó có thể khai thác được Quyên.

Mọi việc diễn ra đúng như tính toán của Hòa. Oanh tới thăm chồng, thấy anh và Quyên hoàn toàn thẳng thắn vô tư thì lại ân hận. Quyên thương hai vợ chồng, nói thật với họ về Minh và âm mưu hại Hòa cũng như đã từng hại Thuận của cô ta. Thì ra, Quyên chỉ là người được Minh thuê để đánh lạc hướng Hòa.

Minh bị bắt với tội danh cố ý giết người. Cô ta khai là do mải mê cờ bạc nên nợ nần ngập đầu. Hai vợ chồng mâu thuẫn nhau, Minh gọi em đến để “xử lí” Thuận, không ngờ gặp tai nạn. Minh bị tạm giam chờ đợi điều tra kĩ hơn. Hòa những tưởng mọi việc đã xong, anh kết bạn với Long, chủ khách sạn bên cạnh khu nhà nghỉ và đang chuẩn bị làm lại tất cả thì bỗng nhiên, anh nhận được tin Minh tự tử trong trại tạm giam. Không biết chị ta lấy đâu ra dao cạo để tự cắt cổ tay mình. Quá băn khoăn, Hòa tới thăm Minh. Anh chỉ nhận được một lời thều thào “cứu chị” khi Minh còn đang nằm trên giường cấp cứu. Sau đó, Hòa có hỏi lại nhưng Minh tỏ ra ngơ ngác và không nhớ đã nói câu đó với em chồng.

Mọi việc trở nên phức tạp. Minh đang cầu cứu Hòa khỏi ai? Thế lực nào đã giết chết Thuận và đe dọa Minh? Sự thật, Thuận là người như thế nào? Quá khứ phức tạp của anh liệu có phải là câu trả lời cho hàng trăm câu hỏi đang ngổn ngang trong đầu Hòa? Ai là thủ phạm, Quyên, hay Long? Thậm chí, sự xuất hiện bất ngờ của ông bảo vệ đã chết trong tai nạn ô tô trước đó có liên quan gì? Và Oanh có phải một đầu mối dẫn tới cái chết của Thuận không? Cuối cùng, quan trọng nhất là Hòa, anh có đi tới cùng để tìm ra kẻ giết anh trai mình? Trên suốt con đường đó, có lúc nào anh chệch hướng, có lúc nào anh không còn là mình, có lúc nào anh sẵn sàng từ bỏ tất cả chỉ vì nỗi ám ảnh cần phải tìm ra kẻ giết người?

Tất cả những câu hỏi đó sẽ được giải đáp trong 30 tập phim Vụ Án “Tình thù hai mặt” một cách bất ngờ và hấp dẫn nhất.