Сюжет фильма «Таинственное убийство» разворачивается в штаб-квартире полиции небольшого французского городка, расположенного на юге страны. Именно здесь оказывается служащий полиции по имени Йохан, присутствующий на специальном вечере в честь выхода на пенсию одного из сотрудников отделения. Йохан всё ещё остаётся идеалистом и верит в закон. Он полностью предан своей работе, посвящая ей почти всё своё время. Лишь только по вечерам главный герой фильма «Таинственное убийство» любит кататься на велосипеде по городу. Находясь на вечеринке, Йохан кажется счастливым и довольным. Но он ещё не подозревает о том, что вскоре ему придётся полностью погрузиться в одно из самых сложных и запутанных дел в его карьере. В эту же ночь, когда полицейский участок заливается смехом и весельем, 21-летняя девушка Клара отправляется домой после вечера с друзьями. Внезапно на её пути появляется неизвестный человек. Уже следующим утром Йохан отправляется к месту совершения преступления. Убита молодая женщина, а мотивы неизвестны. Нет и улик, указывающих на личность преступника. В паре с Йоханом оказывается пожилой детектив Марсо, имеющий немало семейных проблем и пытающийся разобраться с ними.