《出轨2004》围绕一档以女人的一夜情为主题的谈话节目展开。节目在某省会城市电视台播出并引发社会关注的当晚，主持人洪艳（李颖饰）与朋友聚餐时接到神秘电话，随后误入正在装修的楼梯间，意外失足坠楼身亡。
洪艳的丈夫冯明达（刘之冰饰）是一名外科医生。他认定饭店对妻子的死负有责任，决定将其告上法庭。记者李凡（王慎吾饰）却抢先在报纸上披露并炒作洪艳的死因，迅速掀起舆论风波，也让冯明达和洪艳的家人承受了巨大压力。
冯明达女儿的幼儿园老师白如冰（潘雨辰饰）出于同情和关心，主动帮助处于困境中的冯明达，却因此遭到丈夫马奔（朱洪嘉饰）的不满。马奔曾是退役运动员，与白如冰青梅竹马，却因运动受伤导致性功能障碍。白如冰始终没有嫌弃他，但马奔因事业失意和生活缺憾深陷自卑，常常借酒消愁，并在酒吧结识了白领乔晓佳（陈曦饰），与她私下交往。即便如此，当他看见妻子格外关心冯明达时，仍然无法控制自己的嫉妒。
冯明达整理洪艳遗物时，意外发现她留下了一笔来源不明的财产。他向洪艳的同事、节目编辑何佩佩（李琳饰）询问，何佩佩也无法解释这笔钱的来历。洪艳生前一向认真正直，这个疑团令冯明达痛苦不已。他借酒痛打了不负责任的记者李凡，白如冰只得将他带回家照料和安慰。冯明达的真诚与执着，也逐渐打动了白如冰。
乔晓佳其实是白如冰多年未见的老同学。得知白如冰的婚姻状况后，她劝白如冰不要把自己困在一段不幸的关系中，并将她的遭遇告诉了冯明达。冯明达出于好意，劝马奔正视身体问题，及时接受治疗。马奔却误以为妻子已经爱上别人，还得知自己的隐疾被白如冰告诉了冯明达，顿时怒不可遏。出差前，他砸毁了白如冰精心准备的饭菜，并将她打伤。
冯明达替白如冰处理伤口，悉心照顾她，两人的感情迅速升温。然而，白如冰还没有下定决心离开马奔，冯明达也希望先查清洪艳那笔
