Москва, 1981 год. В отделе Мосгаза работает Иван Петрович Черкасов — следователь с большим стажем, чья интуиция и опыт зачастую перевешивают формальности. Но время неумолимо: начальство всё чаще отчитывает его на собраниях, напоминая о возрасте и усталости, а сам он чувствует, что теряет хватку, пропускает важные детали.
Действие сериала разворачивается в СССР в 1978 году. Группа Черкасова берется за запутанное дело об убийстве молодой игроманки Киры Миллер и ее любовника, высокопоставленного полковника Потапенко, на даче под Москвой. Следствие быстро выходит на подпольное казино под названием «Катран», где незадолго до гибели погибшая проиграла 400 тысяч рублей — огромную по тем временам сумму.
Николай Коршунов — человек с железной волей, для которого не существует недостойных средств, если речь идёт о благополучии его единственной дочери Марины. Его мир рушится, когда девушка, выросшая в роскоши и уверенности в отцовской любви, приносит домой ребёнка от человека, которого Николай считает полным бездельником.
Действие разворачивается в середине 1970-х, в разгар холодной войны, когда гонка вооружений между Советским Союзом и Соединенными Штатами достигла апогея. В научных центрах страны напряженно работают физики-ядерщики над созданием новейших ракетных систем, а любая утечка секретной информации может обернуться катастрофой для всей государственной безопасности.
1965 год. На пустынной окраине Москвы обнаружен труп семнадцатилетнего юноши. Все улики указывают на его друга, но майор Черкасов, гордый и упрямый, лучший сыщик страны, чувствует подвох. Он не верит в простую версию и начинает копать глубже, не подозревая, что расследование уткнётся в прошлое — в страшные годы Великой Отечественной войны.
1962 год, Москва, серия нераскрытых убийств в квартирах, которые вызвали панику у горожан и поставили в тупик сотрудников правоохранительных органов. До этих событий в Советском Союзе официально не признавали существования серийных убийц, поэтому следственная группа не имела ни опыта, ни готовых методик для работы с таким типом преступника.