David Rousseau, écrivain de romans policiers en panne d’inspiration, revient à Mouthe, un village du Jura où il a passé une partie de son enfance, réputé le plus froid de France. Un moine, le frère Giacomo, lui a promis de lui révéler un secret sur sa mère. À son arrivée, David apprend que le moine en question est mort, tandis que des événements étranges viennent troubler le quotidien glacé du village : la découverte d’une oreille humaine, puis celle d’un cadavre imitant un autoportrait de Van Gogh. Au désespoir du gendarme local, l’adjudant Louvetot, David s’immisce dans l’enquête en échafaudant des hypothèses dignes de ses romans. Un serial killer se cacherait-il… à Mouthe ?

Troublé par les indices recueillis sur ses origines, David est décidé à rester à Mouthe. D’autant qu’une nouvelle scène de crime reproduisant un tableau célèbre a été découverte… Mais l’adjudant Louvetot, sourd à ses intuitions, lui ordonne de ne plus entraver l’enquête. David trouve une meilleure alliée en la personne de Nicki, la chanteuse du bar Les Flocons, d’emblée séduite par sa fantaisie. Leurs soupçons se portent sur le bibliothécaire du village, un jeune homme au comportement obsessionnel, féru d’histoire de l’art. L’assassin frappe une nouvelle fois.

Louvetot commence à croire que les hypothèses de David ne sont pas si farfelues. Il suit à son tour la piste de la médiathèque, qui le conduit, comme David, jusqu’au monastère. Mais leur suspect s’avère innocent et Louvetot se voit retirer l’enquête. C’est alors que le tueur prend contact avec lui… Pendant ce temps, Aurélie Poulidor, la professeure de français qui admire tant David Rousseau, récolte les derniers travaux d’écriture de ses élèves. L’un d’eux est particulièrement saisissant.

Maintenant associés dans leur enquête clandestine, David et Louvetot ont vu le tueur de près. Ils ont aussi sauvé Aurélie Poulidor in extremis… David, dont l’un des romans a été retrouvé sur la dernière scène de crime, commence à se demander si les meurtres ne sont pas liés à l’affaire personnelle qui l’a conduit à Mouthe. Mais l’assassin continue à jouer avec eux, semant de mystérieux indices. Pour les comprendre, Nicki encourage David à plonger dans son imaginaire.

David retrouve Aurélie Poulidor pour une entrevue sous tension, au cours de laquelle elle lui révèle son étonnant secret. Pendant ce temps, Louvetot et ses collègues progressent. Une analyse d’ADN a permis d’identifier leur suspect : Ulrich Becherel, un repris de justice obsédé par les amputations. Les témoignages de frère Auguste et du vendeur de déguisements du village les rapprochent encore de la vérité. À présent, Nicki est menacée…

David et Louvetot se lancent à la poursuite des ravisseurs de Nicki et de Lyès, le compagnon de l’adjudant. Cet ultime jeu de pistes les conduit dans une forêt où vit un vieil ermite surnommé l’Indien, qui n’est autre que le père de Nicki. David le reconnaît… Non loin, se trouve le monastère où tout a commencé. Là, les attend une dernière œuvre composée à leur intention.