光绪十八年，直隶天津府天津县的街巷弥漫着烟火气息，街边摊贩的叫卖声此起彼伏。在这热闹之中，有个名叫刘明的年轻农民，每日在码头上挥洒着汗水，靠着苦力撑起家中生计。他的妻子王氏，生得花容月貌，是当地出了名的美人，引得不少登徒浪子侧目。
刘明和王氏育有一子，唤作刘黑儿，年仅五岁的他，机灵聪慧，一双大眼睛透着灵动劲儿。刘明虽年纪轻轻，不过二十五六岁，却因长年繁重的体力劳动，落下一身病痛。每次拖着疲惫不堪的身躯回家，连抱起儿子的力气都没有，只能无奈地看着妻子操持家务。
这天，刘明腰部的老伤愈发严重，疼得他在床上直打滚。王氏心急如焚，赶忙前往街口药铺，请来针灸医生郑国锦。郑国锦出身医学世家，在这一带颇有名望，他的药铺里摆满了各类药材，散发着阵阵药香。
初次见到王氏，郑国锦便被她的美貌所吸引，心猿意马起来。在为刘明诊治的过程中，他不仅格外殷勤，还时常借机与王氏攀谈。每次前来，他都精心收拾一番，刻意展现自己的风流倜傥。不仅如此，他还不收王氏的医药费，甚至时不时买来胭脂水粉等小物件，悄悄塞给王氏，眼神中满是暧昧之意。
起初，王氏还能坚守本分，婉拒郑国锦的馈赠。然而，随着时间的推移，她见丈夫被病痛折磨得不成人形，生活愈发艰难，而郑国锦年轻有为，家境富裕，一颗心渐渐动摇。每当郑国锦含情脉脉地看向她，温柔地与她交谈，她心中的防线便一点点崩塌。终于，在一个月色如水的夜晚，两人在柴房里越过了道德的界限。
从那以后，王氏的心完全偏向了郑国锦。她看着病榻上虚弱的刘明，只觉得他是个累赘，碍眼至极。于是，一个恶毒的念头在她心中悄然滋生。
某个深夜，王氏哄着刘黑儿早早入睡，而后轻手轻脚地来到门口，将等候在外的郑国锦迎了进来。两人迫不及待地在柴房里温存片刻，随后，带着杀意，一前一后走向卧室。
王氏先进了卧室，俯身看了看熟睡的儿子，又瞥了一眼旁边同样沉睡的丈夫，而后向门外的郑国锦使了个眼色。郑国锦心领神会，迅速走进来。两人上了炕，合力将刘明死死按在炕上。
刘明从睡梦中惊醒，奋力挣扎，却因久病卧床，毫无力气，只能发出微弱的呼喊。郑国锦腾出双手，从药箱里掏出三根一尺来长的银针，毫不犹豫地对准刘明肚脐上方一寸的“水分穴”，狠狠扎了下去。
刘明被扎针后，痛苦难耐，拼尽全力挣脱，大声喊叫了几声，便瘫软在炕上，大口喘着粗气。郑国锦又迅速从他肚子上拔出银针，不一会儿，刘明便没了气息。
王氏见状，急忙将郑国锦偷偷送出家门，而后回到屋内，扑在刘明身上，放声大哭。哭声划破寂静的夜空，引来了左邻右舍。众人看着王氏悲痛欲绝的模样，又想到刘明久病在身，都以为他是因病离世，谁也没有怀疑其中有诈。
很快，刘明的死讯传到了他大哥刘长清耳中。刘长清是个憨厚老实的庄稼汉，得知弟弟去世，悲痛万分。他匆匆赶来，看着弟媳孤儿寡母的可怜模样，心中满是不忍。他帮忙料理完刘明的后事，将其收殓入棺，妥善安葬。
刘明死后，王氏和刘黑儿的生活愈发艰难。王氏年轻貌美，又正值青春年华，新寡后的她别有一番韵味，引得众多男人蠢蠢欲动，媒人也纷纷上门说亲。然而，王氏却千挑万选，最终选择了郑国锦，两人很快成亲，过上了双宿双栖的生活。
再婚后的王氏，仿佛变了一个人。她开始嫌弃自己的亲生儿子刘黑儿，对他不闻不问，甚至动辄打骂。刘黑儿小小的年纪，便常常躲在角落里默默流泪。刘长清看在眼里，疼在心里，想起与刘明的兄弟之情，他毅然收养了刘黑儿。
时光荏苒，一晃两年过去。刘黑儿在大伯的悉心照料下，渐渐长大，还被送进了学堂读书。他十分聪慧，短短时间便认得不少字，也渐渐明白了当年父亲去世的真相或许并不简单。
又是一年清明，刘长清带着刘黑儿去给刘明扫墓。回来的路上，刘黑儿心事重重，几次欲言又止。刘长清察觉到侄子的异样，关切地询问。在大伯的再三追问下，刘黑儿终于鼓起勇气，将两年前那个可怕夜晚看到的一切，断断续续地告诉了大伯。
刘长清听后，大惊失色，他怎么也没想到，弟弟的死竟然是弟媳和那个医生的阴谋。愤怒与悲痛涌上心头，他决定为弟弟讨回公道。于是，他带着刘黑儿，请人写了状子，来到天津县衙告状。
天津知县接到状子，见是陈年旧案，心中不悦，本想草草了事。但人命关天，他也不敢太过怠慢，只好命人将王氏和郑国锦拘来公堂讯问。
公堂上，王氏和郑国锦早已串通好，矢口否认杀人之事。他们一口咬定，刘黑儿当年不过是个五岁孩童，懵懂无知，所言不过是诬告。天津知县听后，觉得似乎有理，便好言劝慰刘黑儿和刘长清，不仅没有追究他们的诬告之罪，还将王氏和郑国锦无罪释放。
刘黑儿和刘长清满心不甘，出了县衙后，没有回家，而是一路来到天津府，向知府沈家本申诉。沈家本，浙江吴兴人，光绪九年进士，曾在刑部任职多年，精通法理，善断疑难杂案。他接过状子，又耐心听刘黑儿详述当年情形，沉思良久，认为唯有开棺验尸，方能查明真相。
消息传出，整个天津府一片哗然，众人皆好奇，一具埋葬两年的尸骨，究竟能否查出端倪。沈家本深知此事难度，便利用在刑部任职的便利，借调刑部最有经验的仵作侯永到天津。
沈家本与侯永日夜钻研，反复查阅《洗冤录》《洗冤录备考》等典籍，终于找到了针扎致死的相关迹象记载。原来，体弱男子下体受伤，牙根会见伤；腹部受伤，头顶囟门骨中心会出现红色血晕伤痕。据刘黑儿所说，郑国锦当年正是扎在刘明肚脐上方一寸的“水分穴”，若所言属实，尸骨上理应出现这些伤痕。
为慎重起见，两人又查阅《洗冤录疑难杂说》，终于找到了合理的解释：腹部突然受伤，人会猛然憋气，血气上涌冲击头顶囟门，造成囟门突出。至此，他们心中有了底气。
几日后，天气晴朗，沈家本带着侯永、天津知县及一众衙役，押着王氏、郑国锦和刘长清、刘黑儿等人，来到刘明的坟地。天津府其他各县知县和众多百姓听闻此事，纷纷赶来围观，现场被围得水泄不通。
沈家本命衙役刨开坟墓，起出棺材，小心翼翼地抬到平地上，打开棺盖。一股腐臭之气扑面而来，众人纷纷掩鼻。只见刘明的尸体已严重腐烂，面目全非。
侯永带着天津府的仵作，戴上手套，将刘明的尸骸一一取出，用温水仔细清洗干净，按照《洗冤录》的记载，将尸骨排列整齐。
侯永拿起一块崭新的丝绵，轻轻擦拭刘明头骨中间的囟门，果然发现有挂丝现象。他又将头顶骨对着太阳，仔细观察，清楚地看到囟门挂丝位置的左侧，有一个瓜子大小的红色透明区域。
侯永急忙将检验结果报告给沈家本。沈家本与其他官员一同上前查看，认定刘明生前确实遭受过重创。他们又仔细检查刘明的牙床，发现二十八颗牙齿虽已脱落二十一颗，但正中的四个门牙牙根处，也呈现出红色。
沈家本命人将王氏和郑国锦带到面前，让他们自己查看尸骨上的伤痕。郑国锦脸色惨白，双腿发软，不敢直视，只是反复抗辩，称自己虽曾扎针，但并非在那晚，且是为了救人。沈家本不为所动，让侯永将伤痕一一指给他看，并详细讲解出现这些伤痕的原理。郑国锦听后，瘫倒在地，不再言语。
沈家本又让王氏上前验看。王氏看到尸骨上的伤痕，吓得魂飞魄散，双腿一软，跪在地上。在铁证面前，她不敢再隐瞒，只得将当年事情的来龙去脉，一五一十地向沈家本供述出来。郑国锦见状，也只能低头认罪。
不久，沈家本依律将王氏和郑国锦判了斩立决，上报有司衙门核准后，将他们押赴闹市口斩首示众。至此，这起轰动一时的因奸杀夫旧案，在两年后终于真相大白。百姓们得知后，对沈家本和侯永的断案、勘验水平佩服得五体投地。
后来，沈家本将自己数十年断案过程中积累的尸体检验经验，细心记录下来，编撰成《补洗冤录四则》，为中国古代法医事业做出了巨大贡献。而这起验骨案，因其独特的作案手法和巧妙的验案技术，意义重大，被收录其中，成为后世断案的经典范例。