В центре сюжета криминальной драмы «Настоящий детектив» два детектива, профессионала своего дела. Один из них, Мартин Харт, хороший муж и любящий отец, второй же Раст Коул, полная противоположность - одиночка, неспособный найти общий язык со своими коллегами. Они познакомились еще в далеком 1995 году в Луизиане, когда стали вместе расследовать дело о серийном убийстве. Тогда им удалось остановить убийцу, ну, по крайней мере, они так думали. Однако спустя семнадцать лет это дело снова открывают, потому что происходит очень похожее убийство.

Действия сериала разворачиваются сразу в двух временных отрезках: в 1995 году, когда Харт и Коул только познакомились, и стали расследовать то самое дело, а также в 2012 году, когда дело было снова открыто.