《刑事侦缉档案 IV》讲述了督察江子山与沙展徐飞携手破案的故事。江子山冷静理智，善于以柔克刚，而徐飞性格独断却直觉敏锐，两人互补合作，屡破奇案，逐渐成为默契搭档。然而，生活中的感情纠葛却让两人面临考验。江子山与女友文婉兰感情稳定，但文婉兰因父亲案件入狱后，江子山与她的好友唐心如渐生情愫。文婉兰出狱后，三人的关系陷入复杂局面。另一方面，徐飞对失踪多年的女友梁芊芊念念不忘，直到遇上心理专家武俏君，两人感情迅速升温并准备结婚。然而，梁芊芊突然现身，令徐飞陷入新旧感情的两难抉择。案件与情感交织，他们必须在事业与爱情中找到平衡。