1949年，解放军某卫生队队长高庆祥（李梦男 饰）受生命垂危的徐团长（王常坤 饰）之托，去小山村接徐团长的女儿小燕（
刘雨哲 饰）。岂料在横岭镇，小燕突然失踪，高庆祥联合当地派出所所长（
郑强 饰）展开地毯式搜索，甚至连镇上的傻子都被他们询问了。随后他们在山上找到了小燕的尸首，小燕死的时候手中攥着一个糖猴，高庆祥痛心疾首。回到卫生院后，他在死不瞑目的徐团长面前庄重发誓：一定要抓住杀害小燕的凶手，为孩子报仇。当晚，高庆祥的婚礼也因此不欢而散。此后，高庆祥并没有放弃追查，但苦于线索极少，以致于整个案件并未有所进展。
直到两年后，派出所在肃反时抓获了一名血债累累的反革命分子张金华（
姜少华 饰），他嚣张地称小燕也是自己所杀。张金华的祖辈是吹糖人的手艺人，于是高庆祥第一时间在张金华的家中搜出了吹糖人的工具，并让他当面吹出糖猴。不久之后，被认定为杀人犯的张金华遭处决，可就在他被枪毙的第二天，竟再次发生了和当年小燕一样的惨案，又一个女孩被先奸后杀。在案发现场也发现了一个与小燕被杀时一模一样的糖猴，这个糖猴比张金华吹的更为复杂，肚子里有
糖稀，孩子们都叫它“猴拉稀”，只有吹糖猴的高手才能吹得出来。此时，高庆祥和所长才意识到张金华并不是杀害小燕的凶手。
时过境迁，卫生队眼看就要进城了，
高庆祥却放弃升职机会，并要求复员留在了横岭镇派出所，他要实现自己的誓言，抓住真凶。但事隔久远且线索全无，二十年来破案无望，爱人无奈和他离了婚，但高庆祥却无怨无悔。他守在镇上，每天都坚持上山巡查，生怕又有孩子遭到毒手，一守就是二十多年，他始终认为凶手总有一天会再次作案。果然凶手忍不住起了，凶手把一个小女孩带到山上，高庆祥也很快发现了孩子的失踪，于是他和孩子的父亲上山寻找，幸而他们发现及时，并找到了还没来得及作案的凶手。高庆祥立刻与凶手扭打在一起，可由于山上环境过于复杂，凶手最终还是成功脱身。他知道，凶手逃跑后可能永远不会再出现了，唯一庆幸的是他这次成功救下了小女孩。
转眼间又过了几十年，凶手仍然杳无音讯，高庆祥也已年过古稀，当年他放弃了自己的家庭生活，一心投入在追查凶手上，导致自己晚年孤身一人，被送进
托老所生活。一天，他无意中听说养老院还有一个叫高庆祥的老人，他好奇地去见了这位有缘人，意外发现这个人竟是当年镇上的傻子赵松林（
张立 饰）。此刻，种种往事涌上心头，高庆祥终于明白了一切。当年搜查全镇都没能找到凶手，就是因为自己忽略了这个傻子，而赵松林就这样在他眼皮底下藏匿了几十年。可此时已无人能证明赵松林的真实身份。高庆祥找来吹糖人的工具，引得赵松林吹出当年在犯罪现场多次出现的罪证——“猴拉稀”，高庆祥死死抓住赵松林的手腕，半个世纪的夙愿终于实现。
2002年3月30日，《追凶五十年》在中国内地上映。该片在
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腾讯视频等网络平台在线播放。