白夜追兇結局是由於劇中一個細節被發現而最終得出結論的。
具體來說，是因為被害人手上的手錶停在了凌晨一點零九分，而在案發現場發現了被告人的一張購物小票，上面的購物時間為凌晨一點零三十分，由此推斷被告在案發前六分鐘內離開了案發現場，該細節成為案件的重要突破口。
白夜追兇是一部很好的犯罪刑偵劇，除了精彩的情節和演員的出色表現外，其還深入描繪了中國警察改革的進程和困境。
這種揭示社會現實的電視劇不僅能夠提供人們的娛樂，在知識傳播和價值觀引導方面也起到了積極的作用。

殺害劉長永的葉方舟已死，周巡的清白被證明。周舒桐，關宏峰，周巡等一眾支隊的人去公墓給劉長永祭奠。獻完花，周巡言辭懇切地向關宏峰為自己證明清白而道謝，關宏峰調侃周巡這下知道被冤枉的滋味了，周巡沒有反駁。關宏峰抒發道，誰不希望過上普通人的日子，只不過我們這些人注定在有些時候為了別人能過上這種生活而默默努力著......周巡悉心聽取關宏峰的教導，為劉長永的逝去深感惋惜。事後，周巡約關宏峰談事情，關宏峰借口餵魚先回了家，約定晚點會在支隊見面。而關宏宇此時正在周巡的車上，他告訴周巡是關宏峰陷害的自己，周巡覺得關宏峰這麼做肯定是另有苦衷，關宏宇便把2.13的案卷拿回去翻看。

回家後關宏峰發現自己養的魚被煮成一道菜了，他默默倒了一杯酒，就著魚肉一口一口地喝。周巡催著他去警局，警局門口，技術隊的小李告訴他，周舒桐勘驗2.13的物證時懷疑吳徵家的工具箱裡丟失了重要物證，小李詢問廠家發現確實是少了一個手電筒。但此刻小李找不到周舒桐，關宏峰便拿下廠商的回復單說會轉交給周舒桐。關宏峰正看著單子，警車突然出現，周舒桐下車，其餘警察走到關宏峰身邊將其拷住逮捕。

高亞楠平安生了孩子，尚在醫院中休養的她得知關宏峰已被帶走，他告訴了一旁的關宏宇，關宏宇內心掙扎，卻總是過不去這道坎兒。高亞楠勸慰他，關宏峰陷害他肯定是有苦衷的，他作為弟弟應該和哥哥共同面對。關宏宇聽了勸，暗下決心要幫助哥哥。

警車中，關宏峰迴想起2月13日當晚八點多，他得知有失槍的下落便聽從電話裡那人的話來到了曙光四號院，可九點多時因為黑暗恐懼症發作他暈倒在路邊。隨後有兩人出現把他帶到了吳徵家，當他醒來時便發現自己手中已經握有凶器。之後種種，無非就是自己逃到洗浴室把身上的血跡洗清，把關宏宇的指紋用膠帶粘在凶器上，而期間周巡打來的電話他一個也沒接。而後，一切就都順理成章，警察在垃圾桶找到關宏峰扔掉的凶器，鑒定證明上面是關宏宇的DNA......

押解過程中由於隧道內車輛發生事故形成堵車，關宏峰受不住黑暗，趁著警察下車引流時他奪門而出，但最終他還是被抓到並被逮捕回支隊。

周巡在審訊室偷偷和關宏峰見面，他抽著煙，平靜地從2001年二人見面，相識到相熟這十五年來的一切，關宏峰淡然地聽著這一切。最後周巡感嘆，十五年了，他周巡竟然都沒能交下關宏峰這個朋友，直至此時，關宏峰才露出一個神秘的而又可怕的笑容。

但其實，周巡面前的人並非關宏峰，而是早在隧道內就已經通過堵車把警察吸引走，從而成功代替關宏峰去接受調查甚至是坐牢的關宏宇。