清河县都头武松从京城出差回来，一回家便收到哥哥武大郎的死讯。身为清河县刑侦科长的武松敏锐地感觉到哥哥的死极不寻常，非正常死亡的可能性极大。对于武大郎死因之谜，武松首先怀疑的是嫂嫂潘金莲。潘金莲不守妇道且水性杨花的本领武松已领教过，故而亲嫂嫂潘金莲成了武松第一个排查对象。
针对武大郎之死，武松接连问了潘金莲几个问题：一、哥哥什么时候死的；二、得的什么病；三、吃的谁的药。面对武松一连串审讯式询问，潘金莲做了如下答对：一、你哥哥在你出差一个月左右死的，“你转背一二十日，病了八九日”；二、得的是急性心疼病；三、吃的药相当多，“甚么药没吃过”。潘金莲的回答看似圆满，实则过于笼统。干刑侦出身的武松当然能瞧出问题，于是武松又提出三个疑问：一、我哥哥从来没有心疼病史（死因蹊跷）；二、哥哥埋在什么地方（欲开棺验尸）；三、哥哥死亡的具体时间（掌握事情经过）。面对武松第一点疑问，王婆替潘金莲解释的是：一、“天有不测风云，人有暂时祸福”，心疼病死人很正常（心疼病大概相当于如今的心脏病）；二、至于武松有意开棺验尸，潘金莲明确答复尸体已经烧化。没得验，烧尸的理由也较充分，即“我又独自一个，哪里去寻坟地”；三、说到武大郎死亡的具体时间，潘金莲实事求是，干脆利落地回答“再过两日，便是断七”。这一点没有隐瞒的必要，也隐瞒不了。
武松与潘金莲、王婆间的第一次交锋就此收场，武松攻势凌厉，提出的问题个个正中要害。不过潘金莲四两拨千斤，轻易地将武松的攻势化解于无形。武松步步紧逼，潘金莲有惊无险，双方第一次侦破与反侦破交手草草收场。武松对哥哥武大郎的死只是怀疑，没有收到任何实质性证据，第一轮交锋潘金莲胜出。
经过一夜心理准备，以及武大郎所谓托梦，第二天一大早武松与潘金莲之间开始了第二轮侦察与反侦察较量。我哥哥具体是得什么病死的？买的哪位医生的药？买得谁的棺材？谁将棺材抬出去的？这一次武松攻势越发凌厉，句句中其要害。潘金莲逐一对答“口供”，力求与昨夜一致。这一次双方似乎是平手，不过潘金莲给武松留下了一条重要线索——团头何九叔。
武松找到何九叔了解事情真相，面对何九叔这样的老江湖，武松一开始采取冷处理，“只顾喝酒，并不把话来提起”。而后又热处理，“捋起双袖，握着尖刀，指着何九叔”。武松先冷后热和先礼后兵的强大心理攻势迫使何九叔道出了事实真相，并提供了三件证据——两块酥黑骨头、一锭银子及当场捉奸的郓哥。
有了何九叔和郓哥两大人证、两块酥黑骨头，以及一锭银子两大物证，武松有了告倒奸夫淫妇西门庆和潘金莲的把握。武松带着人证物证去清河县县长那里告状，不料县长跟西门庆是哥们。暗里做了西门庆的保护伞，于是以武大郎一案证据不足和事实不清楚为由驳回了武松的上诉。武松在刑侦科长的位子上干了大半年，对于官场的一些内幕自然了解。他意识到单纯走法律路线解决不了问题，因为西门庆在清河县有些根基，法律奈何不了他，武松开始实施第二套方案。
武松将案件当事人潘金莲、王婆，以及案件重要证人邻居姚文卿、赵仲铭、胡正卿和张公叫到一处，开始私设公堂。胡正卿执笔记录，武松开始询问潘金莲口供，“他提起刀来，望那妇人脸上掴了两掴……”。这两掴，比说一万次“坦白从宽抗拒从严”还管用。潘金莲将犯罪经过一一交代，对犯罪事实供认不讳。而后武松又教王婆招认口供，“他也叫胡正卿写了”，这是第一步；第二步叫两个犯罪嫌疑人在供词上点指画字，四家邻居也同样点指画字。人证和物证俱得，并且事实清楚，证据充分。有了犯罪嫌疑人的供词，何九叔、郓哥和邻居等人证、两块酥黑骨头，以及一锭银子等物证，武松有了十分把握打赢这场官司。不过武松深知官场太黑暗了，像西门庆这样的“款爷”很容易花银子摆平官司。彻底解决哥哥冤仇，只有自己动刀子单干。一把刀没费什么力气，切掉了潘金莲和西门庆的脑袋。王婆也是祸首之一，武松为什么没有对王婆动刀子呢？这正是武松法律意识很强的表现。假使三个当事人都死了，死无对证。对武松告状很不利，所以武松留下了一个仇恨相对较轻的王婆。
就这样，武松引着一帮人证，拿着一堆物证，拎着两颗血淋淋的人头去清河县长那里投案自首去了。
武松当过刑侦科长，懂法律，也懂得用法律武器维护自身权益。当杀兄大仇从天而降时，武松想到和采取的也是通过法律手段解决。当法律这条路行不通时，他这才采取了一些极端手法。尽管如此，武松还是本着从法律层面上解决问题，他杀死了奸夫淫妇。而后又遵照法律选择了自首，不过自首的同时武松也将奸夫淫妇杀兄的证据收集得整整齐齐，令上司不服都不行。
反正西门庆已经死了，清河县长没有理由再袒护一个死人。况且武松也给县长干过实事，于是县长大人运用法律手段将武松的犯罪事实改轻了。东平府尹陈知府根据大宋法律，将武松发配孟州，这成了武松上梁山的引子。回过头来看看，导致武松上梁山的本质上的东西竟然是大宋法律，这一点读者不可不知。
从“武松怒杀潘金莲”一案的前前后后可以看出，武松在解决个人恩怨的时候始终没有离开法律。虽然他也干了些脱离法律的过激行为（私设公堂和杀死犯罪嫌疑人），但他要么是被逼无奈，要么为自己的过激埋了单。武松在解决杀兄大仇的问题上，最终还是靠的法律。这样看来，武都头大约是一百单八将中最懂法律的一个，也是最会并最善于运用法律武器的一个。这比起其他那些动不动就杀人放火、随心所欲且老子独大的梁山好汉们，武松的法律观念要强得多。同样当过都头，朱仝、雷横和李云比起武都头的法律意识来，差得太多了！