电影开始，一场警匪追击战。女警察米楠在游乐场追捕一名教唆未成年人吸毒的青年男子，两人追到了游乐场的摩天轮上，场面非常惊险，最终被捕。而此时，一场暗杀计划正在开始，一位便装黑衣人在高中学习杀死了一名叫魏明军的高中数学老师兼班主任，这名高中班主任被黑衣凶手绑在学校的课桌上以一本数学题的答案作为解锁放手机的盒子密码而将其折磨致死。这个案件称为魏明军案。
首先接到这个案子的是女警察米楠，米楠从警察杨学武那打听到方木教授是一个非常厉害的警察，便前来到警察总部的心理学研究室找方木，方木看到案件材料后很快判断出了凶手的身高体重和生活状态。在米楠的调查下，他们了解到，魏明军案还涉及一名叫于光的高中生。因为一次上数学课魏明军老师对其进行言语侮辱并惩罚其抄写课后题而导致于光产生了巨大的心理压力，当晚于光因为承受不住压力选择跳楼轻生。而第二天新闻就来采访到了魏明军老师，正是这种民怨极高的焦点人物容易成为黑衣人的凶杀对象，借以城市之光的名义，凶手将其置于死地。方木大概猜出了凶手的年龄在25-35之间，男性，身体强壮，智商高于常人，喜欢把犯罪当成艺术，把每一次的凶杀现场当作自己的艺术作品来欣赏。
这天晚上，一名小女孩到废弃楼的小巷中寻找自己失踪的狗狗，在摸索前进中不小心看到了一个头顶漂浮的水囊，水囊里装满了羊水，而其中还漂浮着一具男性裸尸。小女孩立马被吓哭，第二天警察就来到这里并封锁了现场。米楠通过调查发现，这名死者是上过新闻的，他曾经为了拆迁将家里70岁的老母亲赶出家门，并因此被社会舆论所谴责。方木听后，觉得杀他的人真的很正义，至少为民除害了。当晚，方木和米楠回到现场捕捉凶手的踪迹，发现了一个特殊的擦蹭鞋印，方木断定，只有这种不经意的擦蹭才是凶手真正留下的足迹。但这时，遇到了只身前来的警察杨学武，三人有惊无险的回到车上开车回家。车上杨学武回忆到曾经的李一案，并称凶手都是选择这类民怨极高的对象动手，方木笑了笑：“一个除暴安良的大侠，你也想抓吗？”当年那个李一案，是强奸了一名幼女。这名幼女叫廖亚凡，现在有10岁了，方木收留了她。
但随后，凶手黑衣人却继续开始杀人。一个叫富都华城小区的青年女子因家里发生火灾被困，却因醉酒司机吴先生的车挡住了公寓大门而导致消防车未能及时救援。新闻播报后，黑衣人迅速动手，隔天晚上，便将吴先生捆绑烧家，黑衣人叫吴先生给119打电话求救，但消防车这次来仍然是被吴先生的车挡住了救援路线，再次错过最佳救援时机，吴先生死亡。
方木在一次警局的研讨会上发言，通过凶手这几次的作案行径来看，凶手作案形式感非常强，对于凶手来说，这就是一场脑洞大开的杀人秀。凶手选择的目标都是社会新闻上引起强烈反响的新闻当事人，方木预测，凶手一定会有下次。所以集合警力找出下一个凶手的杀人对象。而在这期间，方木和米楠通过凶手作案留下的种种痕迹竟找出了自己的高中学号和警察编号。方木推理到，这个凶手肯定是对他非常了解的。于是他开始把自己的高中、大学同学都拜访一遍。
最终，他找到了江亚家。江亚目前在经营一家鱼店，是卖观赏鱼的那种。老同学一见面就互相聊了起来，江亚说方木一直是同学们中的佼佼者，干什么都好，最后还考上了刑警学院，成为大家的榜样。江亚说话间，透露着一丝羡慕嫉妒恨。
而这天，一名女大学生齐媛扶老太太被告上法庭赔偿老太太5万元的事件上了新闻，新闻中老太太的辩护律师任天十分的蛮横。而齐媛则面对媒体称以后再也不会扶老太太了。警方迅速地捕捉到这条新闻，并拘留了新闻当事人任天，方木认为，凶手的下一个目标就是任天。在加派了警力和监控的保护下，任天似乎是安全的。而此时，另一边的老太太却被炸药堆满在了一间小房子中，炸药量很小，只够烧伤级别。方木开着车在电话中听到这里，马上掉头回到监控任天的地方，发现任天已经被抓走了。通过报警得知，任天被困在一座楼上，身上绑满了炸药，只要网上活动“城市之光”的参与人数超过十万人，黑衣人就会替城市之光动手，引爆炸弹。最终，赶到现场的方木等人还是没能阻止炸弹爆炸。
第二天，方木抓到了在医院给二宝做包扎的江亚，二宝是江亚收留的孤儿。方木显然已经发现事情不对劲，便直指要抓江亚。回到警局，在和警局同事开了研讨会后，警局同事一致认为，没有确切的证据是不能按法律抓江亚的。看着江亚逍遥法外，方木非常生气，决定靠自己完成捕捉江亚的任务，打败所谓的“城市之光”。
他首先和杨学武在一家咖啡馆约见面，并趁机制造枪杀杨学武的假象，表明自己是城市之光的身份。这一行动激怒了真正的城市之光发起人江亚，而网上的评论也都是对城市之光的质疑。为了了解江亚从何处弄的爆炸原料他和米楠只身前往江亚的老家寻找线索，他们发现了江亚老家一处煤矿有这种炸药原料，更加确信了江亚的凶手身份。在村长的带领下，方木来到了江亚的老家，他在地窖里发现了江亚的老父亲遗体残骸，并脑补了当时江亚家发生的打斗过程。
为了逮捕江亚，方木应约江亚决战废弃工厂天台。他们打斗后两人失去了力气，方木为了留下证据，咬下了江亚的一根手指头。而江亚为了将手指头取出毁灭证据，则要将方木拖回到家里的地下室解剖取出来。但此时，米楠带领的警方部队已经到来，及时阻止了江亚的行动，而方木则幸免一死。
《心理罪：城市之光》这部电影故事情节跌宕起伏，颇有好莱坞电影《七宗罪》和日本悬疑电影《嫌疑人X的献身》的剧情风格，虽然没有太多值得推敲的推理细节，也没有什么科普性的心理学犯罪知识，但是邓超饰演的方木是有角色感的。一个急中生智的决定、一个思考缜密的方案或者是一场精心安排的追捕行动，都体现了方木这一角色的高智商属性。而配角刘诗诗饰演的米楠则看着很突兀，跟方木的角色不搭。而阮经天饰演的江亚则是给高分的，角色有张力，特别是在最后崩溃后的感情戏，角色的张力非常有感觉。
电影评分：7.1分
