Veronica Mars commence son année de première à Neptune High, en essayant de se réadapter après que son petit ami, Duncan Kane, l'a quittée et après l'assassinat non résolu de sa meilleure amie, Lilly Kane, l'année précédente. Alors qu'elle aide son père, le détective privé Keith Mars de Mars Investigations, sur l'affaire de la possible liaison de Jake Kane, le père de Duncan et Lilly, Veronica découvre de nouveaux indices pour l'affaire du meurtre de son amie et décide de trouver le tueur et la vérité sur l'incident par elle-même.

Lorsque la grand-mère de Weevil est accusée de fraude à la carte de crédit, Veronica cherche à prouver son innocence. Aussi, la jeune enquêteuse est désormais inscrite en classe de journalisme, dirigée par Mallory Dent, ce qui amène une collaboration pénible avec Duncan.

Justin Smith, lycéen à Neptune High, engage Veronica afin de retrouver son père, qu'il croit mort. Pendant ce temps, la relation de Veronica et Troy se complique, Keith rencontre la conseillère d'orientation de sa fille, Rebecca James, et Duncan arrête temporairement de prendre ses antidépresseurs.

Dans le but d’aider la nouvelle amie de Wallace, Georgia, qui a été escroquée sur internet, Veronica doit se montrer plus maline qu’un groupe de délinquants de l’informatique, appelé Silicon Mafia. Pendant ce temps, Veronica présente à son Keith son nouveau petit-ami, Troy, pour qu’il l’autorise à aller au bal avec lui. Plus tard, Logan aide Duncan à monter une vidéo commémorative marquant le premier anniversaire de la mort de Lilly.

La voiture du père de Troy est volée et Veronica ne dispose que d'un temps limité pour la retrouver avant que Troy ne soit expédié à Albuquerque. Seulement, une piñata remplie de stéroïdes est restée sur le siège arrière et le patron du club de gym souhaite récupérer la marchandise, ou au moins son argent. Pendant ce temps, Keith fréquente la conseillère d'orientation de Neptune High, ce qui n'enchante guère Veronica.

Sarah, la voisine enceinte de Veronica disparaît mystérieusement. La jeune enquêteuse essaie alors de découvrir si le petit ami ténébreux de Sarah l'a tuée. Par ailleurs, Logan Echolls et Weevil se retrouvent ensemble en retenue.

Un test de pureté circule parmi les lycéens et a un impact négatif à la fois sur Meg Manning, la dernière amie de Veronica chez les 3/9, et sur la jeune enquêteuse elle-même. Cette dernière recrute Mac, un génie de l'informatique, pour démasquer l'imposteur qui remplit les tests à la place d'autres élèves afin de les décrédibiliser aux yeux de tous.

Veronica enquête simultanément sur Clarence Wiedman, le chef de la sécurité des Logiciels Kane, qui a pris des photos d'elle alarmantes avant de les envoyer à sa mère, et sur la Coopérative de Mooncalf, une secte pacifique que Casey Gant, un élève à Neptune High a rejointe, au grand dam de ses parents.

Lorsque les gains d'une partie de poker entre Weevil, Duncan, Logan et deux autres 3/9 disparaissent, Veronica décide d'enquêter. Pendant ce temps, Keith recherche activement la harceleuse d'Aaron Echolls avant qu'elle ne ruine sa fête de Noël.

En creusant dans le passé des parents de ses camarades de lycée, Veronica découvre que Mac a été échangée à la naissance. Pendant ce temps, Keith Mars et Don Lamb doivent collaborer pour résoudre une affaire de meurtres en série.

Lorsque des parents accusent Veronica d’avoir fourni une fausse carte d’identité à leur fils, qui est plongé dans un coma éthylique, et portent plainte, la recherche du coupable mène Veronica à une organisation secrète et exclusive opérant au sein du lycée Neptune avec un lien possible avec Duncan. Pendant ce temps, Aaron Echolls engage Keith pour découvrir qui a fourni des photos aux tabloïdes qui humilient sa femme, Lynn. Plus tard, Veronica cache un gadget électronique dans le bureau de la conseillère d’orientation, Rebecca James, afin d’écouter des sessions de thérapie et elle apprend des informations surprenantes sur ses amis.

Après avoir été engagés par la star du hip-hop Percy « Bone » Hamilton pour retrouver sa fille kidnappée, Veronica et Keith cherchent parmi la longue liste d’ennemis des magnats de la musique, les membres de la famille et le cercle d’amis au lycée Neptune pour trouver des indices. Pendant ce temps, après le suicide présumé de sa mère, Logan endure avec cynisme les moments de chagrins exagérés de son père, Aaron, pendant les préparatifs de la cérémonie commémorative.

Après que l’une des élèves les plus hautaines du lycée Neptune porte plainte pour harcèlement contre un professeur adoré, Veronica s’oppose à son père lorsque les parents de la fille engagent Keith pour aider leur affaire. Pendant ce temps, avec les tabloïdes affirmant que sa mère est toujours vivante, Logan se tourne vers Veronica pour l’aider à déceler la vérité. Plus tard, Veronica découvre davantage d’informations troublantes au sujet de la pathologie secrète de Duncan.

À sa grande surprise, Veronica travaille en tant que "détective de l’amour" lorsqu’on lui demande de chercher l’admirateur secret de son amie Meg et le fiancé d’une mariée russe. Pendant ce temps, après avoir découvert qu’une carte de crédit appartenant à Lynn Echolls, qui se serait récemment suicidée, a été utilisée, Veronica et Logan se rendent à Los Angeles dans l’espoir de la trouver.

À la suite de retrouvailles pleines d’émotions avec sa mère, Veronica est engagée pour retrouver la mascotte fétiche du lycée Neptune, Polly le Perroquet, qui a visiblement été kidnappée par un lycée rival à la veille d’un match important de basket. Pendant ce temps, avec les soupçons sur la famille Kane qui se sont ravivés, Veronica tente d’accéder aux enregistrements de l’interrogatoire initial de son père. Plus tard, la relation de Veronica avec l’Adjoint Leo s’intensifie, tout comme la relation de Meg avec Duncan.

Pendant qu’elle continue d’enquêter sur le meurtre de Lilly Kane, Veronica suit une piste risquée qui pourrait discréditer l’aveu d’Abel Koontz lorsqu’elle découvre que le tueur reconnu coupable a une fille, Amelia DeLongpre, qui est sur le point de recevoir un énorme pot-de-vin de la part de Jake Kane. Logan trouve dans l’ordinateur de Veronica des fichiers détaillés sur tous ceux liés à la mort de Lilly. Au lycée, Veronica est engagée par une terminale, Sabrina, pour trouver la personne responsable de ses tourments en vue de saboter ses chances de devenir la major de la promotion. Pendant ce temps, le détective privé infect Vinnie Van Lowe fait à Keith une proposition d’affaires.

Une série de déclenchements de l’alarme incendie amène Veronica à découvrir que le lycée Neptune a reçu des alertes à la bombe. Elle fait appel à Wallace et de Mac pour l’aider à enquêter sur les camarades qui pourraient poser un sérieux danger pour l’école, y compris Ben. Pendant ce temps, Keith sidère Veronica lorsqu’il lui annonce l’identité de sa nouvelle compagne. Plus tard, Duncan confronte Veronica au sujet de son enquête sur la mort de sa sœur.

Pendant qu’une camarade cherche son chien terrier disparu, Veronica tombe sur un plus gros mystère, qui implique tous les animaux de Neptune. Pendant ce temps, les tensions montent dans la famille Echolls alors que Trina essaie de convaincre Aaron d’accepter un rôle dans le film indépendant de son nouveau petit-ami. Plus tard, Weevil est arrêté pour être entré par effraction au domicile des Kane et avoir volé quelque chose dans la chambre de Lilly.

Lorsque le petit-ami menace de poster une vidéo humiliante de sa copine sur internet si elle rompt avec lui, Veronica aide cette dernière à préparer sa vengeance s’il ne termine pas leur relation dans la paix. Pendant ce temps, Keith cherche Duncan après que ses parents ont publié une énorme récompense pour celui qui saurait où il se trouve. Plus tard, alors que sa nouvelle relation s’intensifie, Veronica apprend un fait perturbant sur la soirée où elle a été droguée et violée.

Déterminée à découvrir la personne qui l’a droguée et violée à une fête un an plus tôt, Veronica interroge ses amis et de nombreux rivaux sur les évènements de la soirée chez Shelly Pomeroy. Pendant ce temps, lorsque l’une des combines de Veronica et Wallace affecte le travail d’Alicia chez Kane Software, elle confronte Keith sur le comportement de sa fille. Plus tard, dans l’espoir de se rapprocher de son fils, Aaron organise une fête d’anniversaire pour Logan qui surprend tout le monde.

Veronica résout le mystère autour du meurtre de sa meilleure amie, Lilly Kane, mais elle trahie une personne chère à ses yeux dans le processus.