Cold Case, enquêtes dans le passé en replay

À Philadelphie, l’inspectrice Lilly Rush est spécialisée dans les "Cold cases", ces anciennes affaires criminelles classées sans suite, et abandonnées aux archives. Longtemps restée la seule femme de la Police Criminelle de la ville, Rush déterre ainsi de vieux dossiers oubliés, dont un nouvel indice ou une piste inédite relance l’investigation.
Avec l’appui de son supérieur, le lieutenant John Stillman, Lilly Rush rouvre ainsi des affaires non élucidées, et en reprend l’enquête jusqu’à son terme. Pour l’aider, Nick Vera, un flic assez bourru ; Scotty Valens, le partenaire de Lilly ; Will Jeffries, l’expert de la brigade à la mémoire infaillible ; et, dernière arrivée dans l’équipe, la discrète et réservée Kat Miller.