中期選舉日過後，劇組重新回到正軌，陳誠也加快了拍攝程序，但無奈受限於美國電影工會的各種規定，拍攝也始終上不來。陳誠一邊拍攝一遍剪輯影片，不得不說他還是很有才華的，對於整個電影的把控非常完美。
剛剛拍攝完成，陳誠的《唐人街神探2》粗剪版就已經完成，粗剪版有3個小時，他拉來製片人和主演們一起觀看，商討著哪些內容可以剪去，或者哪些鏡頭可以調整。
孟良辰是後進組的，所以並沒有看到整體程序，今天是他第一次看到電影的整體故事。
秦風（劉暖陽飾演）收到表舅唐仁（王寶寶飾演）的電話時，唐仁說自己要在紐約和阿香結婚，讓他務必來當伴郎。
滿心歡喜的秦風抵達紐約唐人街，才發現唐仁是在騙他幫忙爭奪懸賞金，兩人於是吵了起來。
原來，紐約唐人街的教父七叔（曾江飾演），唯一的孫子伍志豪在灶王廟慘遭殺害，死者胸口被人用專業手法剖開，心臟不翼而飛，現場還留下了一個詭異的道教符文。
七叔身患重病只剩一週的時間，他懸賞500萬美元，召集了全球各地在Crimaster（犯罪大師官網）偵探榜上有名的高手，限期7天破案，若到時無果，這筆錢便會全部捐給教會。
秦風無奈，只能被迫和唐仁一起捲入這場偵探大賽。
現場除了他們，還有偵探榜第三名的日本偵探野田昊（妻夫木聰飾演），擅長駭客技術的Kiko（尚紅提飾演），以及一群風格各異的偵探，唯獨榜首Q，始終不見蹤影。
負責這起案件的紐約女警陳英（劉塔莎飾演），初步鎖定了兇手的特徵：左撇子、精通外科手術、作案時會使用麻醉藥，且傷口呈Y字形。
秦風與野田昊聯手，調取了灶王廟以及此前另一樁命案的監控：哈德遜河邊，一名白人女性被殺害，腎臟被取走，現場同樣有那個詭異的符文。
對比之下，兩人發現，兩起命案的現場，都出現了同一個人的身影。
宋義（孟良辰飾演），一個在紐約打黑工的華裔中文老師，在偵探榜上排名1998位，看起來平平無奇。
野田昊自視甚高，覺得僅憑監控就能鎖定兇手，便不屑地收拾行李返回了日本。
秦風與唐仁找到宋義，卻發現他平日裡一直用右手寫字，根本不是左撇子，這與警方鎖定的兇手特徵不符，宋義的嫌疑瞬間被排除。面對兩人的質問，宋義一臉無辜，說自己是被Q指引著去現場的，只是恰好出現在了不該出現的地方。
七叔的乾兒子陸國富（肖丫飾演），一直覬覦七叔的家產，想要藉著破案的機會奪權，他誤以為宋義就是兇手，為了搶功滅口，便派人四處追捕宋義，想要將他秘密殺害，再栽贓定罪。
秦風與唐仁出手救下宋義，三人一邊逃亡、一邊查案的道路。
為了找到案件的突破口，三人終於查到，現場留下的詭異符文，出自道家古籍《陰陽無極說》。他們輾轉找到古籍的借閱記錄，發現宋義和一名叫James Springfield（邁克爾·皮特飾演）的法醫，都曾借閱過這本書。這個發現讓案件有了新的方向，三人立刻前往James所在的醫院調查，卻在途中意外撞見了第三起命案。
在中央公園，一名白人律師被殺害，肝臟被取走，現場依舊有那個熟悉的符文。
唐仁憑藉自己的風水知識，豁然明白，兇手是在按照五行規律殺人！他結合死者的生辰八字、作案地點的五行屬性以及作案時辰，推斷出兇手的目的：按金木水火土的順序，取走對應受害者的五臟，煉製丹藥，以求長生不老。
順著這個思路，三人很快確定了兇手的作案規律：哈德遜河屬水，受害者是水命，被取走腎臟；灶王廟屬火，受害者是火命，被取走心臟；中央公園屬木，受害者是木命，被取走肝臟；接下來，兇手會在屬金的地點，殺害一名金命者，取走肺臟；最後，在屬土的地點，殺害一名土命者，取走脾臟，完成整個煉丹儀式。
此時，神秘的Q突然給所有偵探發來了一條資訊，告知大家兇手將在萬德糖廠作案。
所有偵探蜂擁而至，可趕到現場後，眾人卻驚呆了，死者正是一直追捕宋義的陸國富，他的肺被取走，完全符合金命的作案規律，而宋義也恰好出現在現場，所有人都被警方當成嫌疑人抓進了警局。
在警局的審訊室裡，秦風開始覆盤整個案件。他意識到，真正的兇手，其實是法醫James——James是左撇子，精通外科手術，自己身患晚期癌症，妻子是華人，生前曾研究過道教，妻子去世後，他走投無路，便迷信起了五行煉丹成仙的說法，想要透過這種極端的方式延續生命。
更讓秦風心驚的是，第五個受害者，正是負責案件的女警陳英，她的生辰八字屬土，而James所在的醫院，恰好是屬土的地點，James早已在醫院的隱秘處搭建了道教祭壇，準備在那裡殺害陳英，取走她的脾臟，完成最後的煉丹儀式。
危急關頭，Kiko利用自己的駭客技術，黑進了警局的系統，幫秦風、唐仁和宋義成功越獄。
三人來不及多想立刻趕往James所在的醫院，他們在醫院深處找到了那個隱藏的道教祭壇，此時，James正手持兇器，準備對陳英下手。
秦風三人衝上去阻止，與James展開對峙。
面對眾人的質問，James終於坦白了自己的罪行：他妻子病逝後，自己又患上了晚期癌症，西醫無法治癒，絕望之下，他偶然看到了妻子留下的道教古籍，便迷信起了五行煉丹的說法，一步步走上了連環殺人的道路。他還承認，自己原本要殺的金命者並不是陸國富，但當時屍體被人調換，他只能將錯就錯。
James最終選擇了自殺。
另一邊，七叔在破案前沒能熬過病痛，遺憾離世，500萬美元的懸賞金最終全部捐給了教會。
在醫院的走廊裡，秦風單獨找到了宋義，緩緩道出了自己的發現。宋義不是Q，但他早就看透了James的五行殺人計劃，他故意兩次出現在命案現場，引導秦風和唐仁查案，目的就是藉著James的連環殺人案，完成自己的復仇。
陸國富是蛇頭，正是他把宋義的妹妹賣到了南美，導致妹妹慘死。宋義一直懷恨在心，便藉著這次機會，在糖廠偷換了屍體，將陸國富的屍體留在現場，讓所有人都以為陸國富是被James殺害的。更關鍵的是，在秦風之前墜樓時，宋義下意識地用左手拉住了他，暴露了自己其實是左撇子的真相。
面對秦風的質問，宋義沒有承認，也沒有否認，只是留下了一句意味深長的話：“當你凝視深淵時，深淵也在凝視你”，隨後便轉身消失在人群中。
案件結束後，秦風與唐仁準備離開紐約，在機場，Kiko找到了秦風，告訴他Q的ID不在美國，這也就意味著，宋義不是Q。
秦風望著宋義離開的方向，眼神複雜。