En 1953, un jeune vicaire fait équipe avec un inspecteur de police pour résoudre des crimes dans la ville de Grantchester, située dans le comté de Cambridgeshire en Angleterre. Petit à petit, les deux hommes se lient d'amitié, tout en s'apportant mutuellement dans le travail.
Psychologue clinicien recruté par la police pour ses talents de profiler et aidé de l'inspectrice Carol Jordan, le Dr. Tony Hill doit élucider des enquêtes insolubles en pénétrant l'esprit des serial killers.