《他是谁》主要围绕八年前的“八八案”和八年后的“碎尸案”以及“割喉案”展开侦查。
“八八案”和“割喉案”真凶是饭店老板蒋光善。
蒋广善，一个从小到大被屈辱缠绕的人，导致他心理扭曲。然而，生活中的转机让他遇到了刘秀娥，一位真心对他好的女人，他本以为可以过上正常人的生活。然而，刘秀娥的连续三次流产以及身患重病，让他再次陷入绝望。
正当蒋广善准备与妻子殉情时，遇到了赵世杰。赵世杰的羞辱激起了他内心深处的阴暗念头。
八年前“八八案”第一位女受害人在半夜遇到赵世杰，继而遭受侵犯。原本受害人想要逃跑，半路遇到骑车的蒋广善，下意识向他求救。然而，赵世杰为了平息这件事，愿意给钱解决。蒋广善因钱起贪念，直接将受害人杀死，逼迫赵世杰把剩余钱财交给自己，之后蒋光善多次行凶。
八年后，因“碎尸案”让卫国平联想到了“八八案”，最后证实并非同一个凶手，但是在追查中八年前行凶手段“割喉”再次出现，同样都是左撇子。
卫国平早已对蒋广善产生怀疑，并列举出自己的三点理由，首先是蒋广善属于左撇子，可是对外装成右撇子实属可疑；其次，一九九三年割喉案停止时间，正巧是刘秀娥流产的时间，很难让人不怀疑凶手停止作案的原因；最后卫国平结合蒋广善八年来所有的行动轨迹，发现每次割喉案发生的区域，竟是蒋广善工作的附近。
在侦查蒋广善期间发现了他还绑架了聂小雨。聂小雨被解救出来，蒋广善被抓捕归案。蒋广善自知“八八案”和“割喉案”洗脱不了，因此如实交代了实情。但他否认有杀害陈山河，因为蒋广善觉得警察没有证据证明是他所为。
最后，顾卫东拿出了聂小雨在八年前雨夜从凶手身上拽下来的钥匙，而这把钥匙正好是蒋光善家的家传锁，人证物证都有，警局又打出了一张情感牌，为蒋广善妻子秀娥募捐善款的事实。这些温暖的人性光辉让蒋广善忍不住哭泣，他如实交代了自己杀害陈山河的罪行。
蒋广善因犯有故意杀人罪、绑架罪等多项罪行，被判处死刑立即执行。
而“碎尸案”的受害人就是余爱芹，凶手是薛家健，并交代自己是受赵世杰指使拿到余爱芹的血样拿去配型，最后进行人体器官贩卖。最后薛家健数罪并罚，被判处有期徒刑十五年。