影片讲述的是，侦探天才小萝莉云朵出生在一个侦探家庭。她的父亲云一鹤是一名高级特工，母亲梅芳菲是犯罪学教授。她很有家庭背景。由于她独特的天赋和聪明才智，她从小就表现出了破案的天赋。然而，一场突如其来的交通事故使她从小失去了家人，生活在警方的严格保护之下。每当警方遇到一些疑难案件时，都需要依靠云朵来帮助破案。为了更好地保护云朵，警方派出女法医唐湘和刑警实习生穆克保护云朵。三个人一起吃住，似乎形成了一个奇怪的“家庭”。

云朵探案将摒弃残酷血腥的暴力杀人场景，不以枪战、追逐、性等西方常见商业元素为卖点，而是强调事件中的纠结人性。当事件结束时，人们很难接受它的结果，却惋惜主人公的动机。留给观众的不是一个明确的是非判断，不是一个对肇事者的义正词严的训诫讲话，是对事件中所表达的人性问题的深深叹息。该片由小演员申如涵，与青年演员李思琦、张国敏、彭春燕、王天、王建民等共同演出