Bộ phim lấy bối cảnh một làng quê miền núi thời Nguyễn, tiếp nối mạch truyện từ “Người vợ cuối cùng”. Mợ Hai Mẫn (Đinh Ngọc Diệp) trở về quê sau biến cố quan huyện Đức Trọng bị bắt, thì cô cháu gái Nga (Minh Anh) mất tích trong bối cảnh làng rúng động vì những vụ xác chết mất đầu, được đồn đại là do Ma Da. Trước sự thờ ơ của quan huyện mới và nỗi sợ hãi bao trùm, mợ Hai Mẫn quyết định nhờ thám tử Kiên điều tra.
Về cách kể chuyện, khác với mô-típ phương Tây - thường sử dụng cú thắt kịch tính hay đánh lạc hướng - “Thám tử Kiên” chọn lối dẫn dắt chậm rãi, tập trung vào nhân vật và không khí phim. Các manh mối được tiết lộ dần dần qua các lớp lang, đòi hỏi khán giả phải kiên nhẫn theo dõi và cùng suy ngẫm với nhân vật.
Về bối cảnh, để tạo dựng không gian chân thực và nhất quán với bối cảnh lịch sử, ê-kíp đã dành nhiều tháng khảo sát, lựa chọn các làng cổ ở Tuyên Quang và Cao Bằng làm điểm quay chính. Thiên nhiên hoang sơ, hùng vĩ của miền núi phía bắc được khai thác tối đa trong từng khuôn hình, góp phần định hình thế giới phim vừa nên thơ, vừa rợn ngợp. Gần 1.000 bộ Việt phục được thiết kế thủ công dựa trên nghiên cứu trang phục triều Nguyễn, thể hiện sự đầu tư nghiêm túc về mặt mỹ thuật. Dù tạo được bầu không khí u ám hấp dẫn, phần ngôn ngữ kể chuyện trong phim đôi lúc còn dài dòng, làm giảm nhịp phim ở một số đoạn cao trào. Tuy vậy, nhờ sự kiểm soát tốt về mầu sắc, tiết tấu và diễn xuất, tổng thể bộ phim vẫn giữ được không khí trầm buồn, ma mị.
Về diễn xuất, bộ phim quy tụ dàn diễn viên thể hiện tốt màu sắc và tâm lý nhân vật. Đinh Ngọc Diệp ghi dấu ấn với vai Mợ Hai Mẫn - người phụ nữ vui vẻ, vô tư nhưng đầy bản lĩnh, vừa mang lại tiếng cười tự nhiên, vừa đóng vai trò quan trọng trong tiến trình phá án. Diễn viên trẻ Anh Phạm cũng tạo ấn tượng với vai Tuyết - nhân vật có nội tâm nhiều tầng lớp, trải qua những chuyển biến tâm lý rõ nét từ sợ hãi đến cuồng nộ. Trong khi đó, Quốc Huy đảm nhận vai thám tử Kiên bằng lối diễn tiết chế, thể hiện rõ hình ảnh một người thiên về quan sát và suy tư. Sự điềm đạm của nhân vật thám tử Kiên tạo thế cân bằng cho những cảm xúc bùng nổ chung quanh, giữ cho tổng thể nhịp điệu phim ổn định và nhất quán.
“Thám tử Kiên: Kỳ án không đầu” gợi ra hướng đi độc đáo: Xây dựng một “vũ trụ trinh thám” gắn liền với văn hóa dân gian.