En 2012, les inspecteurs de police de l'Etat de Louisiane, Rust Cohle et Martin Hart, sont interrogés par deux autres policiers, Maynard Gilbough et Thomas Papania, sur un dossier qui les occupe depuis 1995. A l'époque, une prostituée, Dora Kelly Lange, est retrouvée, assassinée dans des circonstances laissant à penser qu'elle a été victime d'un tueur en série.

Pressé d'obtenir des résultats dans l'affaire Lange, Quesada avertit Hart et Cohle qu'ils pourraient être remplacés par trois inspecteurs d'une autre équipe. Les deux coéquipiers demandent un peu plus de temps pour suivre une piste qui les mène d'un bordel de campagne à une église qui a brûlé.

Une image découverte dans l'église incendiée met Cohle et Hart sur la piste de Joel Theriot, un pasteur évangélique. Les paroissiens de ce dernier auraient évoqué un grand homme balafré vu en compagnie de Dora Lange. Par ailleurs, Cohle compulse de vieux dossiers et découvre un lien entre l'affaire qui l'occupe et la noyade d'une femme quelques années auparavant.

Martin est confronté à des problèmes conjugaux. La recherche de Reggie Ledoux mène les détectives à un gang de motards appelé The Iron Crusaders, avec lequel Rust a travaillé en infiltration dans le passé.

Hart et Cohle partagent leurs sentiments suite à la résolution d'un cas. Papania et Gilbough confrontent les détectives avec une troublante intelligence.

Les activités de Cohle en 2002, lorsque son partenariat avec Hart s'est désintégré et qu'il a quitté le milieu, remontent à la mémoire de Maggie.

Cohle et Hart tentent de découvrir si une série de rapports de personnes disparues pourrait être reliée à l'assassiner de Dora Lange et la famille Tuttle.

Un détail qui avait été négligé dans une affaire importante il y a 17 ans fournit à Hart et Cohle de nouvelles informations concernant ce cas.

Après le meurtre d'un homme politique californien corrompu, qui aurait été en cheville avec un professionnel du crime, trois policiers issus de services différents sont amenés à travailler ensemble pour les besoins de l'enquête.

L'autopsie de Ben Caspar éclaire les circonstances de sa mort. Ray et Ani se demandent si cet assassinat est lié au faible de la victime pour les prostituées. De son côté, Frank tente de découvrir ce qui est advenu de l'argent qui a disparu.

Ray ne reculant devant rien pour faire avancer l'enquête, Ani décide de reprendre les rênes. Paul arpente les rues pour voir si quelqu'un se souvient de Caspar. Quant à Frank, d'anciens associés lui font comprendre qu'ils n'ont plus d'ordre à recevoir de lui.

Ray rend visite à son fils et tente d'avoir une discussion sérieuse avec lui. Le policier sait qu'il doit accepter de regarder en face les fautes qu'il a commises, s'il veut avoir une chance de ne pas tout perdre. Il a aussi besoin de savoir de quel côté il se situe, avant de se compromettre à nouveau pour le bien de l'enquête. Paul, de son côté, a beaucoup de mal à faire le point sur sa situation. Il se confie à Ray, qui ne lui laisse pas beaucoup d'espoirs. Frank Semyon, qui a maintes fois violé la loi, voit son passé ressurgir. Ses problèmes ne sont pas près de se résoudre.

Le meurtre sanglant d'un politicien corrompu à la veille de la signature d'un gros contrat autour des transports en commun va mettre le feu aux poudres, et trois policiers vont devoir travailler ensemble pour l'élucider.

Toujours à la recherche d'Irina, une femme qui détient des informations concernant Caspere, Frank rencontre des trafiquants mexicains et passe un accord avec eux. Par ailleurs, il a une discussion à couteaux tirés avec Ray, qui lui reproche de l'avoir manipulé. Grâce aux renseignements de sa sœur, Ani parvient à s'infiltrer dans un cercle très privé. Comme les téléphones et les armes sont interdits, Ray et Paul se tiennent prêts à intervenir si nécessaire...

Ani, Ray et Paul se montrent prudents pour parvenir à résoudre un véritable mystère. De son côté, Franck ne compte pas laisser une trahison impunie...

Au motel où ils se cachent, Ani et Ray comprennent qui sont les meurtriers de Caspere et comment ils sont liés au cambriolage qui a eu lieu à Los Angeles en 1992, le véritable point de départ de l'affaire. Ils décident de passer à l'action. Frank organise sa fuite et protège sa femme Jordan à tout prix avant de régler quelques derniers détails...

Premier épisode de la saison 3. L'inspecteur à la retraite Wayne Hays revoit les moments clés de l'affaire de meurtre obsédant/enlèvement sur laquelle lui et son partenaire Roland West ont enquêté 35 ans auparavant dans une commune rurale de l'Arkansas.

Tandis qu'Hays se remémore les conséquences de l'affaire Purcell dans les années 80 à West Finger, Arkansas, incluant la possibilité de preuves négligées à Devil's Den, deux suspects émergent.

Paul suit la piste de la prostituée tandis que Frank reçoit la première victime d’une guerre secrète et rechute dans un monde qu’il avait quitté.

Hays et West voient un lien possible entre la paroisse locale et les crimes Purcell. Tandis que les inspecteurs cherchent un suspect et en recueillent un autre pour l'interroger, Woodward se retrouve pris pour cible par un groupe d'autodéfense.

En 2015, Wayne Hays est à la retraite. Ancien inspecteur de la police, il est hanté par une affaire non résolue : la disparition de Will Purcell, 12 ans, et de sa soeur Julie, 10 ans, dans les Ozarks, 35 ans plus tôt. Alors qu'une équipe de télévision vient l'interviewer, il se replonge dans ses souvenirs.

En 2015, Wayne Hays est à la retraite. Ancien inspecteur de la police, il est hanté par une affaire non résolue : la disparition de Will Purcell, 12 ans, et de sa soeur Julie, 10 ans, dans les Ozarks, 35 ans plus tôt. Alors qu'une équipe de télévision vient l'interviewer, il se replonge dans ses souvenirs.

Suivant de nouvelles pistes, Wayne et Roland retrouvent un homme qui a quitté la police au milieu de l'enquête Purcell. Amelia rend visite à la meilleure amie de Lucy Purcell dans l'espoir de comprendre où se trouve le mystérieux homme borgne.

En 2015, Wayne Hays est à la retraite. Ancien inspecteur de la police, il est hanté par une affaire non résolue : la disparition de deux enfants.

Suite à la disparition soudaine de huit chercheurs de la station Tsalal, Danvers donne l'ordre de lancer des recherches. Après avoir réglé un conflit au travail et pris des nouvelles de sa sœur Julia, Navarro tente de convaincre Danvers que la disparition des hommes est liée au meurtre de la militante locale Annie Kowtok, une affaire au point mort depuis longtemps.

Alors que Danvers et Prior cherchent à en savoir plus sur Tsalal et découvrent un endroit improbable pour les preuves matérielles, le capitaine Connelly menace de laisser l'affaire à la police d'Anchorage. Plus tard, Navarro et Danvers découvrent chacune de leur côté un lien entre l'un des hommes de Tsalal et Annie, ce qui amène les anciennes partenaires à travailler ensemble sur l'affaire.

Hank dirige les recherches pour retrouver Clark, et Prior interroge Danvers sur l'affaire de meurtre-suicide qui a créé des dissensions entre elle et Navarro. Après avoir fouillé la caravane de Clark, Navarro et Danvers tentent d'en savoir plus sur Annie auprès d'un coiffeur et obtiennent une piste sur un autre ex-employé de Tsalal. Plus tard, la tension monte entre Danvers et sa belle-fille Leah.

Lorsque les problèmes de santé mentale de Julia refont surface, Navarro l'emmène dans un établissement local en lui promettant que tout ira mieux cette fois-ci. Plus tard, Danvers et Navarro confirment le lieu du meurtre d'Annie, et Danvers impose une punition sévère à Leah suite à son acte de protestation.

Prior enquête sur les liens entre Tsalal et la compagnie minière Silver Sky, et Navarro sauve Leah d'une manifestation qui dégénère. Lors d'une réunion avec Kate McKitterick, cadre de Silver Sky, Connelly annonce la cause officielle de la mort des hommes de Tsalal, à la grande surprise de Danvers, qui est sommée d'abandonner l'enquête. Plus tard, Hank reçoit une offre de contrepartie.

Alors que la vérité sur ce qui est arrivé à Annie et aux hommes de Tsalal se dévoile peu à peu, Navarro et Danvers, pris dans une violente tempête, se retrouvent coincés sans électricité ni moyen de communication. Ils affrontent alors chacun les démons de leur passé.