Carrie Wells, dotée d'une mémoire phénoménale, reprend du service au sein de la brigade criminelle de New York. Al, son ancien coéquipier et compagnon, la sollicite à l'occasion du meurtre d'une de ses voisines dont elle est un témoin-clé. La victime a été tuée d'un coup de couteau en pleine rue après avoir tenté d'échapper à son agresseur. Les retrouvailles entre les deux anciens collègues réveillent beaucoup de souvenirs en eux…

Al demande à Carrie de l'aider sur une affaire de meurtre : un couple a été tué par balles alors qu'il se trouvait dans la cuisine de son domicile. Les victimes avaient un fils, âgé de 7 ans, censé suivre un entraînement sportif au moment du drame. Carrie découvre rapidement l'enfant caché sur la propriété familiale, en état de choc. Cette enquête donne l'occasion à la jeune femme de rencontrer Elaine, la nouvelle compagne de Al.

Carrie est sollicitée pour collaborer sur le meurtre d'un brillant avocat travaillant pour une société pharmaceutique. Celui-ci a été frappé violemment à la tête dans sa chambre d'hôtel par une femme de chambre. Celle-ci prétend qu'elle l'a attaqué après qu'il a essayé de la violer. Carrie comprend vite que la jeune femme ment mais elle a du mal à l'approcher car son avocate plaide la légitime défense.

Carrie est appelée sur une scène de crime où un banquier a été tué. Mais la jeune femme a peu de temps pour examiner les lieux car le bâtiment doit être évacué à cause d'une fuite de gaz. Une explosion se produit et seuls les souvenirs de Carrie permettent de faire avancer l'enquête. Al découvre que la victime menait une double vie. Un de ses collègues confie à Carrie qu'il avait été récemment menacé de mort par un client.

Jim, l'ancien partenaire de Al, est abattu au cours d'une soirée au bowling organisée par la police de New York.Très affecté, l'inspecteur met tout en œuvre pour retrouver son assassin. Mais les premiers éléments laissent supposer que la victime était corrompue. En allant soutenir Sue, la veuve de Jim, Al découvre des documents compromettants. Mais Carrie, persuadée que Jim n'a rien à se reprocher, fait des recherches parallèles.

L'équipe enquête sur la disparition d'une riche héritière, connue pour fréquenter la jet-set. Al et Carrie rencontrent son ex-petit ami, avec qui elle s'était disputée la nuit même de sa disparition. Puis, accompagnée de Nina, Carrie se rend à l'inauguration d'un club où elles savent qu'elles pourront s'entretenir avec les amis de la disparue. Peu après, le corps de la jeune fille est repêché dans l'eau.

Carrie collabore à une enquête sur le meurtre d'un père célibataire. Le corps a été trouvé au domicile de la victime, dont la petite fille, un bébé âgé de 18 mois, est introuvable. Quant à la mère de l'enfant, elle n'a plus jamais donné signe de vie depuis qu'elle a abandonné les siens. L'équipe découvre que la victime avait jadis appartenu à un gang. Parallèlement, Carrie reprend ses recherches sur l'assassinat de sa sœur.

Une jeune femme travaillant à l'aide juridictionnelle est assassinée à son domicile. Elle a été découverte par une de ses amies avec qui elle devait aller faire du sport. Elle révèle aux enquêteurs que sa camarade vivait en colocation avec un certain Kevin. Mais ce dernier, ivre la veille au soir, ne se souvient plus de rien. Carrie et Al découvrent que la victime avait organisé chez elle une fête la nuit de son meurtre.

Al et son équipe enquêtent sur la mort d'une adolescente. Si les premiers éléments laissent supposer qu'il s'agit d'un suicide, Carrie comprend vite que c'est en réalité un meurtre. La jeune fille, qui semblait sans histoire, avait contacté quelques semaines plus tôt le Planning familial. Sa mère semble stupéfaite. Elle révèle à l'inspectrice qu'elle avait surpris, peu de temps avant, sa fille en train de lui voler de l'argent.

L'équipe est appelée sur un tournoi de basket de rue où une fusillade s'est produite. Une jeune fille de 17 ans a été mortellement touchée. Alors que sa mère s'entretient avec les enquêteurs, une seconde série de coups de feu éclate, provoquant la panique dans la foule. Un homme est très grièvement blessé et un second décède. Au fil de son enquête, Carrie découvre que la première victime était membre d'un gang.

Le cadavre d'un homme, égorgé, est trouvé dans les locaux d'un hôpital psychiatrique désaffecté. Il s'agit d'un célèbre chasseur de fantômes dont la mort serait liée à une de ses dernières découvertes. Carrie et Al enquêtent sur ses récentes missions et découvrent qu'il avait récemment travaillé au domicile d'un couple dont la femme, très fragile psychologiquement depuis la mort de son bébé, est persuadée que sa maison est hantée.

Le corps d'un ouvrier est retrouvé un soir sur un chantier de construction d'immeuble. Il s'agit d'un jeune homme de 20 ans, sans histoire, qui avait abandonné ses études pour aider ses parents, son père étant devenu invalide à la suite d'un accident du travail. Selon certains témoins, le meurtre serait lié au crime organisé. Pour en avoir le cœur net, Carrie rencontre Steve Cioffi Jr, le fils d'un parrain.

Un jeune homme est retrouvé mort dans la chambre qu'il partageait avec un de ses amis, appartenant à la même fraternité. Son décès serait lié à un trafic de drogues impliquant plusieurs membres de celle-ci. Pour mieux comprendre le fonctionnement de cette confrérie, Carrie infiltre une soirée étudiante. Parallèlement, la jeune femme s'interroge sur la suite à donner à sa relation avec Steve.

Deux personnes ont été tuées d'une balle en pleine tête. Alors que les policiers se demandent s'il ne s'agit pas d'un tueur en série, Carrie reçoit un appel du coupable qui masque sa voix mais semble bien la connaître. Au cours de l'enquête, Carrie fait la connaissance de Jane Curtain, le nouveau médecin légiste au caractère bien trempé. Celle-ci semble avoir des informations sur le meurtre de la sœur de Carrie.

Le cadavre d'un homme est trouvé par un couple dans un stade de base-ball. Il s'agit d'un directeur de banque apparemment sans histoire. Veuf depuis quelques années, il avait récemment rencontré une jeune femme sur un site de rencontres. Celle-ci est dévastée par la nouvelle. L'équipe découvre rapidement que le défunt a participé à un vol dans la banque où il travaillait la veille de sa mort.

A l'issue d'une course-poursuite haletante, Roe abat un suspect armé. Bouleversé, il revient au commissariat, rejoint par Carrie qui était avec lui au moment des faits. Peu après, le père de la victime se présente et demande à rencontrer l'officier qui a tué son fils. La situation dégénère très vite : l'homme sort une arme et prend en otages plusieurs officiers, dont Nina. Celle-ci tente de le raisonner.

Au cours d'un gala de charité auquel elle accompagne Al, Carrie fait la connaissance d'un avocat, Walter Morgan, dont la voix lui semble familière. Tandis que le reste de l'équipe enquête sur la mort d'une joueuse de tennis, la jeune femme fait discrètement des recherches sur lui. Elle acquiert bientôt la certitude que le tueur du Queens et Walter Morgan sont une seule et même personne et décide d'en parler à Al.

Une jeune femme est retrouvée morte noyée dans sa baignoire, le corps couvert d'ecchymoses. En inspectant son appartement, Carrie trouve une photo qui prouve qu'elle fréquentait Dal Bello, un proche ami de Steve. En apprenant la nouvelle, Al décide de retirer Carrie de l'affaire, jugeant qu'elle est personnellement impliquée. De plus, la brigade chargée du crime organisé tient à s'occuper de ce dossier.

Carrie et Al enquêtent sur les circonstances d'un incendie survenu dans un laboratoire de recherches. Une employée, Audrey Cruz, a trouvé la mort durant le sinistre. Carrie découvre que le jour du drame, elle avait reçu des menaces de la part d'activistes luttant contre les expériences sur les animaux. Parallèlement, Callie apprend que Al et Elaine sont séparés. Mike demande à Tanya de faire des recherches discrètes sur son fils.

Pour l'équipe, cette nouvelle enquête d'homicide commence par la découverte d'un corps dans un vieil entrepôt abandonné. Les inspecteurs vont vite se rendre compte qu'ils connaissent la victime. Il s'agit en effet de l'avocat Walter Morgan, celui qui n'a eu de cesse de jouer avec Carrie. Quand justement Carrie elle-même devient le suspect numéro un, l'enquête prend alors une tournure radicalement différente.

Se pourrait-il qu'il s'agisse de l'ultime jeu de Walter Morgan ?

Al et Carrie partent pour Syracuse où le meurtre d'une jeune fille a été commis dans des conditions similaires à celui de Rachel. Depuis que la mémoire lui est revenue sur le jour du drame, Carrie est désormais persuadée que l'assassin est Sam Rhodes. Les deux enquêteurs retrouvent leurs anciens collègues, ce qui ravive de nombreux souvenirs. Mais de nouveaux éléments bouleversent la donne et font douter Carrie.