蒋歌陈述罪行后,在证明书上签字,她好奇杜城是怎样发现她的破绽的,杜城坦言是沈翊注意到蒋歌小拇指指甲颜色与其他不符。沈翊在一旁观察杜城审讯,同时为蒋歌绘图,他认为蒋歌的经历类似居里夫人,与男性光彩夺目,但居里夫人从未因外貌争取机会。蒋歌看着昔日的自己,深感后悔。沈翊回警校授课时,发现马拉之死画作与事实不同,此举启示大家,画师要记录现场,再现罪行。杜城对沈翊破案的帮助心服口服,同意他使用雷一斐的办公室,并再次向沈翊提出合作办案,张局长欣然同意。李晗得知此事后难以置信,蒋峰解释杜城让沈翊待在身边,正是为了更好的监控他。下班后,杜城注视着警局大楼,这里曾是他和雷一斐的回忆,法医何溶月知晓杜城的心思,想到沈翊的画像能助破案,杜城虽有不服,但也不得不承认。
丰美路派出所接到抢劫案,三名画家目击者画出的嫌疑人画像差异较大,张局长派杜城带沈翊协助破案。沈翊根据现场视频画出嫌疑人画像,警员们据此顺利抓获嫌疑人。三位画家举办过画展,小有名气,看过画像后立即认出是沈翊所绘。沈翊凭借绘画技艺,本可赚取丰厚收入,但他选择去警校教书,最后成为警局画像师,这让杜城疑惑。杜城不解为何沈翊能根据模糊视频画出毁容的范若萱,远距离视频资料画出抢劫犯画像,却无法画出戴墨镜的女人,因此他一直怀疑沈翊。
江北第七中学在操场挖掘出一具骸骨,何溶月检验发现头骨和躯干来自两位女性,案件陷入僵局,杜城计划先调查十年内失踪女性情况,蒋峰建议让沈翊根据头骨画出死者画像,沈翊毫不犹豫答应。沈翊彻夜未眠,试图根据头骨倒推尸体九相图,何溶月在检查头骨时发现后脑部有磨损,沈翊检查后,两人确认这是美术室用于教学的模具,磨掉的部分是标本编号。杜城带何溶月和沈翊到七中美术室调查,果然找到一个无编号的绘画头骨模具,DNA检测显示,该头骨与骸骨躯干属于同一女性。失踪人员筛查完毕,杜城尝试用电脑合成头骨对应的人像,但效果不佳,另一边沈翊成功重塑头骨画像。杜城一眼便认出画像中的人是任晓玄。
任晓玄十年前失踪,当时年仅十五岁,失踪前刚从北江七中转学,在北江七中的就读时间短暂。任晓玄父母早年离异,她随母生活,据同学和老师反映,任晓玄性格孤僻。线索稀少意味着调查范围扩大,沈翊决定找美院老师翟蓝心聊天。翟蓝心曾是任晓玄学姐,两人相识于校内绘画兴趣班,翟蓝心对任晓玄了解不多,随后带沈翊参观了学生桌板制成的绘画墙。杜城带蒋峰拜访任晓玄母亲,任妈妈已再婚生子,提及任晓玄时,任妈妈表示两人交流不多,杜城将任晓玄遗物带回警局。