A história de "Detetive K" desenrola-se na Coreia, no Século XVIII, e acompanha as aventuras do tresloucado detetive Joseon (Kim Myeong-min) enquanto ele investiga, como requisitado pelo Rei, uma série de misteriosos assassinatos que assola o país. Durante a sua missão secreta, ele conhece Han Seo Pil (Oh Dal-soo), que eventualmente se torna seu companheiro, e Han Gaek Ju (Han Ji-min), uma mulher de negócios influentes, que é uma figura-chave no caso. Conforme se aprofundam no mistério, eles descobrem segredos perturbadores que ligam os assassinatos de uma enorme conspiração que vai agitar toda a nação de Joseon.