该剧讲述了出身警察世家的民警高风，通过处理一场抛尸案，发现了一桩多年前与爷爷和父亲都有关联的悬疑大案的故事。作为法医的爷爷高四海为了案件的事实真相，坚持原则努力查找案件线索，却被人诬陷，造成检验结果的错误。三十年来背负骂名，并为此丢弃了心爱的法医工作，最终患上阿尔茨.海默症。而作为刑警大队副大队长的父亲高建设二十年前侦查的一起案件，由于一直没有破案就英勇牺牲。此案一直悬而未决，却被怀疑是一起冤案，烈士的形象面临崩塌。正准备离开警察队伍的孙子高风因为一起偶然的案件被卷入和爷爷，父亲名誉有关的那起陈年积案中，为了查清事实的真相，孙子放弃一切，和警方一起克服重重困难，顶住重重压力终于将一件已经盖棺认定的陈年积案翻案，维护了法律的公平正义，还原了事实的真相，并将外逃三十年的罪犯缉拿归案，告慰祖父和父亲的在天之灵。

经超 饰 高风；生于龙湾一警察世家，时任龙城市公安局龙湾分局城北派出所民警，性格平易近人，幽默开朗的办事风格，但骨子里心高气傲，桀骜不驯，有一股韧劲，有不达目的誓不罢休的精神。四年的拉丁经历不仅仅使得经超身材超级棒，更加增添了舞者的别样魅力，而11年的美术功底就更加令人折服。经超帅气的外型经常让人眼前一亮，在剧组里大家经常亲切的称经超为“小费翔”。

张佳宁 饰 许佳桐；曾为上海龙星佳桐的总经理，事业蒸蒸日上，后又被任命为龙星集团总经理。个性表现为在职场上非常自我，一意孤行，决断力强，智商和情商都极高，很有城府，不到完全相信对方的时候，绝不会表现自己最真实的一面。张佳宁在荧屏上塑造了许多坚强又散发着正能量的人物形象，她有着非常扎实的演技，并不断地在表演中寻求突破，连续尝试不同角色，在多部剧集中均有优秀表现。她在谍战剧《渗透》中很好地塑造了一位坚强正直、清纯可爱的女特工，表现得到了观众的认可与称赞。

奚美娟 饰 赵月娥；许家大家长，龙星集团董事会主席，第六感非常强，看上去不苟言笑，不爱跟人接触，实则城府非常深，有想法，有头脑，非常狡猾，为人处事圆滑，心思非常缜密，能够将自己隐藏得非常好，喜欢将什么事情都掌控在自己的手里，有着很强的占有欲。在电视剧《红色康乃馨》、《红处方》、《坐庄》、《暗战》中，奚美娟饰演的角色亦正亦邪，时而是无奈可怜的母亲，时而又是暗藏杀机的贪官，奚美娟用她出色的演技把每一个角色都演绎得栩栩如生。

谭凯 饰 冯凯；省警察学院刑侦专业高材生，毕业后分在龙城市公安局刑侦支队当刑警，后调到龙湾分局任刑侦大队大队长。心思缜密，性格稳重，好读书，外表儒雅，爱才，智商和情商都极高。在电影《建党伟业》中，谭凯用其独特的个人魅力，在塑造陈潭秋时，不仅做到了形神兼备，而且还凸显出浓郁的文艺气质，把陈潭秋刻画的惟妙惟肖。在外形上，谭凯一身中山装亮相，尽显陈潭秋的温文儒雅；在言语间，谭凯抑扬顿挫、慷慨激扬的说辞也凸显其深厚的人文底蕴。谭凯塑造的陈潭秋外形俊朗、才华横溢，是影片中的一抹亮色。

《燃烧》从一起跨越30年的陈年旧案入手，以写实风格还原三代公安民警，为追寻真相、捍卫正义而不懈努力的经历。与以往的刑侦剧不同的是，导演陈育新在人物出场安排上作了一些创新。导演陈育新希望通过剧作给观众一些启发，人如何面对欲望。一个看似无关紧要的选择，一个看似不起眼的动机，一点不能被压抑的欲望，都有可能让人堕落。而无论以什么原因来施加罪恶，罪恶就是罪恶，为此找的任何理由都是不能成立的。当你凝视深渊的时候，深渊也在凝视着你。