Hồi Ức Kẻ Sát Nhân kể về câu chuyện năm 1986, tại tỉnh Gyunggi thuộc Hàn Quốc, xác chết của người phụ nữ thứ hai được tìm thấy. Giống như nạn nhân đầu tiên, người phụ nữ này xinh đẹp, bị hãm hiếp, trói bằng đồ lót của chính cô. Thám tử Park Doo Man (Song Kang Ho) và thám tử Cho Yong Koo (Kim Roi Ha), hai thám tử địa phương thiếu kinh nghiệm và kỹ thuật cần thiết, đã tra khảo bằng cách sử dụng bạo lực và tra tấn những kẻ tình nghi, nhưng vẫn không có được kết quả. Thám tử Seo Tae Yoon (Kim Sang Kyung) từ Seul được cử đến để giúp cuộc điều tra và nhanh chóng tìm ra rằng hung thủ là kẻ giết người hàng loạt. Khi xác người phụ nữ thứ ba được tìm thấy cũng trong tình trạng tương tự, thì các cảnh sát bắt đầu lần ra dấu vết của tên sát nhân.