1997年岁末的古城西安，沣河派出所老张赴陕西办案，途遇车祸，因抢救旅客失血过多而晕倒，随身携带的六四手枪不翼而飞。西安市公安局八处(刑事侦查处)受命侦破，在风雪严寒的艰难追踪中，线索扑朔迷离、头绪万千。机智的探警们精心侦破了一起又一起枪案，但均不是这把丢失的枪。同时，这把枪在古城杀出租车司机、杀货运司机、杀家俱公司老板，连连见血。公安干警与一群心狠手毒、狡猾奸诈的凶犯斗智斗法。狡兔三窟的凶犯几次得手的危急状态下，被探警们紧紧追逼而功败垂成。时至九八年三月，美国总统克林顿访华第一站定在西安，四月份先遗队要赴古城。公安部下死命令，必须在三月底破获枪案。市公安局加大追捕力度，探警们废寝忘食，火车站军警大围捕，西安外半夜大堵截，查线索至银川，追踪迹于上海，凶犯终于稳不住阵脚，企图杀掉当年卖枪人以灭口、再度远走高飞时，被探警们紧紧咬住，三天三夜，连连出击倒毁西安老巢，捕犯北京，抓凶武汉，赶在三月二十九号胜利破案。此时离公安部要求仅差了两天，从丢枪起算整整四个月。
刘惠宁表示，在接手这部戏时，有压力。我是第一次拍纪实题材，而且厂里已经策划好了，让真刑警出演，对我来讲，这是个命题作文。
刘惠宁表示，与以往的拍法有很大的不同。剧本几乎就是一个记录整个事件过程的大纲，拍摄手法也比较灵活。比如抓罪犯时刑警的破门而入，按正常的戏，导演要讲好谁在哪里如何走，而这是来真的，其实导演很难想象出，刑警们是如何做动作的，就让他们按工作习惯，多安排机位，力争全记录下来。所以素材很多，比正常多1／3，后期很麻烦。
为了增强此剧的真实性，在剧中扮演刑警的大部分是12.1枪杀大案”探案组的成员。其中穆文修、张伟、梁伟 、刘宏阳、刘刚等人都是西安公安局八处的具有多年刑侦经验的警察。
《12-1枪杀大案》中有角色的群众演员有120多人，对马乌沙等这些演员的选择，刘惠宁是按着自己对这些人物的感觉，让副导演找那些从形象到神态靠近盲流的人，内心还有些反叛情绪。
这部剧成功的一个原因，在于故事的可看性强。剧中情节紧张刺激，破案线索扑朔迷离。为了真实地再现这件大案的背景，拍摄时在很多情节的处理上都力图表现现实环境。片子的开头用陕西地方剧秦腔做 引子，高亢嘹亮，让人精神为之一振。片尾也一改传统的主题曲结尾方式，以有节奏的鼓点来代替，从而增强了剧集的紧张气氛。（《南方日报》评）
纪实风格的电视连续剧《12-1枪杀大案》，从古都西安一直火爆到京城荧屏。真案子，由真刑警在剧中出演自身，将一个持枪杀人刑事案件侦破全程的惊险紧张、头绪繁多、排查困难及戏剧性的突破逐渐展现在观众面前。看得观众在心惊肉跳的同时，也被刑警的日常工作所震撼，充满了对他们真挚的崇敬，这部电视剧可以说是成功之作。（北京青年报评）
2020年7月，陕西省西安市纪委监委发布消息称，西安市公安局刑侦局一处二大队教导员刘红阳，涉嫌严重违纪违法，目前正接受莲湖区纪委监委纪律审查和监察调查。刘红阳是本色出演者中年龄最小的刑警之一，剧情显示，丢枪案件发生后，是刘红阳最先发现了墙面上的蹬踩痕迹和掉在地上的扣子，才让该案有了突破口。由于案件尚在调查期间，尚无法获悉，刘红阳被查原因。