Rechercheur Mark McPherson onderzoekt de moord op de onweerstaanbare Laura Hunt. Wie zou deze jonge vrouw, op wie elke man verliefd leek te worden, willen vermoorden? McPherson raakt zelf ook steeds meer in de ban van Laura en wil zelfs het schilderij met haar, wat aan de muur hangt in haar appartement, kopen van de curator.
Eind de jaren 60: De politie van San Francisco voert een moeizame en vergeefse jacht op Zodiac, de beruchte seriemoordenaar die schijnbaar willekeurige slachtoffers maakt en mysterieuze, gecodeerde boodschappen achterlaat.
FBI-agent Chet Desmond en Sam Stanley onderzoeken de moord op serveerster Teresa Banks. Op het bureau begint FBI-agent Dale Cooper ondertussen te geloven dat er iets gruwelijks gaande is en dat zijn mysterieuze dromen voorspellen wat er gaat gebeuren.
Wanneer genetisch gemanipuleerd voedsel leidt tot een genetische afwijking die vervolgens leidt tot massale geboortes van meerlingen, besluit de regering om per gezin slechts één kind toe te staan en meerlingen door de Child Allocation Bureau, geleid door Nicolette Cayman, in te laten vriezen tot er een oplossing voor handen is.
Het is 1934, aan boord van de fameuze trein Parijs-Istanbul. Een rijke financier wordt dood aangetroffen, omgebracht door messteken. Een Belgische superspeurder verdenkt al zijn medepassagiers. Hij begint met het uitgebreid verhoren van alle passagiers, met als doel het ontmaskeren van de moordenaar.
Aaron Falk keert terug naar zijn door droogte geteisterde geboorteplaats om een tragische begrafenis bij te wonen. Maar bij zijn terugkeer begint een decennia oude wonde: de onopgeloste dood van een tienermeisje.
Als de zoon van oorlogsveteraan Hank Deerfield en zijn vrouw Joan op mysterieuze wijze verdwijnt, staat hun wereld op zijn kop. Na als soldaat enige tijd uitgezonden geweest te zijn naar Irak, is er plotseling geen spoor meer van hem te bekennen.
Wanneer haar dochter Shannan vermist wordt gaat Mari Gilbert uit New York op onderzoek uit. In de bossen doet ze een gruwelijke ontdekking wanneer ze op de lichamen van andere meisjes stuit. Deze blijken zich te hebben opgehouden in de seksindustrie en zijn vermoord door de seriemoordenaar die Long Island onveilig maakt.
Een jonge rechtenstudent, Martin, begint aan zijn parttime baan als nachtportier bij het mortuarium op het moment dat een seriemoordenaar de stad aan het terroriseren is. Dan wijst alles er ook nog op dat hij de moordenaar is en voor de politie wordt hij de hoofdverdachte. De enige manier waarop hij het mysterie kan oplossen, is door zelf op onderzoek te gaan.
Minnesota, 1990. Detective Bruce Kenner onderzoekt een zaak met betrekking tot een jonge vrouw genaamd Angela, die haar vader John Gray beschuldigt van een onbeschrijfelijke misdaad. Wanneer John onverwacht en zonder herinnering schuld bekent, wordt gerenommeerd psycholoog Dr. Raines ingesteld om hem te helpen zijn herinneringen her te beleven en lijken ze een gruwelijk nationaal mysterie te ontdekken.
Het leven van Sam komt op zijn kop te staan wanneer zijn vriendin Georgia vermoord wordt door de Bulgaarse maffia. Om niet hetzelfde lot te ondergaan ruilt hij New York in voor Parijs. Drie jaar later ziet hij een vrouw die erg op Georgia lijkt. Hij reist naar Los Angeles op zoek naar antwoorden, maar trekt hierdoor opnieuw de aandacht van de Bulgaren.