《艳窟神探》讲述了青岛市名探黄天行的故事。他嫉恶如仇，且身怀绝技。一次追捕窃贼时，黄天行意外发现一具女尸。经过调查，他得知死者是一名富家女，曾在西洋集会所接受堕胎手术，最终因手术失败丧命。
黄天行进一步查出，死者生前经常前往仁爱福利会，于是潜入其中展开调查。在那里，他目睹了种种荒淫丑事，正准备逮捕负责人淑子时，却遭到暗中袭击。危急关头，一名乔装成少女的人出手相助，黄天行最终将淑子抓获。然而事后迫于警卫队长赵保成的压力，他只能将淑子释放。
在警局中，黄天行结识了中央派来的女探员雷英，并认出她正是此前救过自己的女子。雷英不仅是黄天行师妹芳英的妹妹，此次前来还肩负着两项任务：一是搜集不法组织的罪证，二是为姐姐报仇。芳英原为女警，却不幸遭到赵保成陷害，最终牺牲。
之后，黄天行在金行擒获大盗朱元魁，并在搜集证据时发现了赵保成私自铸币、营谋私利的罪证。他随即向局长报告，由雷英将相关材料呈交中央政府，赵保成因此被撤职查办，最终受到法律制裁。影片整体被指从头到尾抄袭日本电影《御用牙：地狱责罚》。
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