Li chiamano "cold case", letteralmente "casi freddi", quei piccoli e grandi incidenti archiviati e dimenticati di fronte alle emergenze che si presentano alle porte della Squadra Omicidi di Philadelphia. Una giovane e solitaria detective, Lilly Rush (Kathryn Morris) decide di farne la propria missione, decifrando i crimini che non sono mai stati risolti.
Nuove e impegnative sfide mettono a dura prova Lilly che non può basarsi solo sull'istinto e la conoscenza della mente criminale, ma deve rintracciare e interrogare testimoni del passato, le cui condizioni sono spesso cambiate rispetto al periodo in cui il crimine è stato commesso.