Lấy cảm hứng từ bộ truyện tranh “Song sinh linh thám”, bộ phim “Bí ẩn song sinh” kể về cuộc hành trình phá án đầy bí ẩn và bất ngờ của anh chàng thám tử trẻ tuổi Duy Anh. Hàng loạt vụ án liên quan đến các cặp song sinh đã được anh chàng khám phá và giải đáp trong sự thán phục của những người xung quanh. Nhưng ít ai biết rằng, chính Duy Anh cũng có một người anh em sinh đôi và giữa hai người có một mối liên kết nhiều bí mật. Sinh cùng ngày, cùng tháng, cùng năm, không có nghĩa là sẽ cùng chung số phận!
Trong phim, các cặp song sinh thể hiện 2 cá tính khác nhau. Thông qua sự đối lập giữa tính cách và năng lực của 2 con người có cùng ngoại hình, cùng ngày tháng sinh, bộ phim nêu lên quan điểm về số phận của con người. Liệu rằng sẽ có cùng một cuộc đời cho những con người giống nhau?
Trong vai cặp thám tử song sinh Duy Anh – Hữu Anh, ca sĩ Lưu Quang Anh đã có những pha diễn hài hước cũng như hành động gây cấn cùng hai người đẹp Midu và Elly Trần. Đây là bộ phim điện ảnh đầu tiên của Lưu Quang Anh và cũng là bộ phim hành động thứ 2 của Quang Anh sau phim truyền hình “Vườn đời’. Cả hai anh em song sinh Duy Anh và Hữu Anh đều cùng có tình cảm với Linh Đan (Midu) từ thời sinh viên. Nhưng Linh Đan thì lại dành tình cảm cho cậu em Duy Anh, dù Duy Anh luôn cho rằng anh mình xứng đáng hơn.
Gây ấn tượng sau bộ phim hành động cổ trang “Thiên mệnh anh hùng” của Victor Vũ, trong “Bí ẩn song sinh” vai Linh Đan của người đẹp Midu là một nữ cảnh sát xinh đẹp, là con gái của đôi vợ chồng do Mỹ Duyên và Minh Thuận thủ vai.
Từ vụ án mất tích của cô chị Mai Hân (Elly Trần), Duy Anh và Linh Đan đã tìm ra manh mối những bí ẩn liên quan đến các cặp song sinh. Bản thân Linh Đan càng bất ngờ hơn khi phát hiện ra sự thật về người mẹ tâm thần của mình (Mỹ Duyên).
Với ca sĩ – diễn viên Minh Thuận, thì vai diễn người cha của Linh Đan trong phim này là vai diễn cuối cùng của anh. Ca sĩ Minh Thuận vào vai bác sĩ Hùng có người em song sinh là ông Dũng đã mất từ lâu và người vợ tâm thần do Mỹ Duyên đảm nhận.
Trong phim Elly Trần cũng góp mặt với vai một cặp sinh đôi. Người đẹp Elly Trần thường xuyên xuất hiện với biểu cảm khiếp đảm, sợ hãi trong những phân cảnh đầy không khí ma mị. Lần trở lại màn ảnh này, Elly Trần hoàn toàn "nói không" với cảnh nóng và quyết tâm chinh phục khán giả bằng khả năng diễn xuất.
Trong “Bí ẩn song sinh” Lưu Quang Anh không chỉ đảm nhận hai vai nam chính, mà còn là tác giả và ca sĩ thể hiện ca khúc chủ đề của phim “Biết anh không trở về“. Đây là bản ballad buồn về tình cảm anh em với giai điệu da diết về nỗi niềm của một người em đã vĩnh viễn mất đi anh trai.