Tâm Lý Tội Phạm: Tiểu Đội X là một bộ phim xoay quanh công việc của một đội tâm lý tội phạm thuộc cục công an thành phố Nghi Khánh. Họ sử dụng phương pháp phân tích tâm lý tội phạm để phá án và khám phá chân tướng các vụ việc.
Đội tâm lý tội phạm này được dẫn dắt bởi giáo sư Từ Lãng, một thiên tài trong lĩnh vực tội phạm học. Với khả năng đặc biệt của mình, anh có thể đọc được nội tâm của người khác và vạch trần những lời nói dối.
Từ Lãng, do Trương Siêu thủ diễn, là tiến sĩ tội phạm học trường đại học Maryland, chuyên phân tích tâm lý phạm tội. Anh được mệnh danh là “máy trắc nghiệm nói dối bằng xương bằng thịt” và “máy ghi chép di động”. Tiểu đội X, dưới sự dẫn dắt của anh, liên tiếp phá giải nhiều vụ án ly kỳ.