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.