Le corps sans vie d’Antoine Garrencq, un psy de 52 ans, est retrouvé exposé dans la vitrine de son cabinet, il a été égorgé et suspendu à la vue de tous. Il était marié et avait une bonne réputation, il avait mis son cabinet en vente depuis deux mois. L’équipe retrouve de la drogue du violeur dans le cabinet.
A la DPJ, Jessica, la sœur de Fred, fait irruption sans prévenir. Elle compte passer quelques jours sur Paris et dormira chez Fred.
La femme de Garrencq est interrogée, elle leur confie qu’il n’allait pas bien depuis quelques mois, mais qu’elle n’était pas au courant pour la vente du cabinet. Elle leur dit qu’il avait ses secrets et qu’elle l’a un jour surpris dans les bras d’une femme à son cabinet. Elle a un alibi pour le soir du meurtre, elle reconnait la maitresse de son mari dans les locaux. Celle-ci s’est présentée spontanément en apprenant le décès du psychiatre pour donner des explications aux enquêteurs. Elle a eu une liaison d’environ deux mois avec son psy et se sont quittés en bon terme, elle semble terrorisée à l’idée que son mari apprenne cette liaison.
Lorsque Chloé rentre chez elle le soir, elle découvre une petite fille sur un banc, elle s’appelle Lili et attend sa maman depuis le matin. Chloé demande à Hyppolite de se renseigner, la maman est hospitalisée dans un état critique pour une overdose. Lili est connue des services de l’Aide à l’Enfance, qui viennent la récupérer.
Le lendemain, Chloé est dans ses pensées, ce qui inquiète Thomas. Ils interrogent Luc Paillon, le mari trompé, il assure qu’il était avec sa femme au moment du meurtre, il refuse de donner des explications sur les raisons pour laquelle sa femme consulte un psy. Les enquêteurs doivent attendre d’avoir l’accord du juge pour avoir accès à ses dossiers médicaux.
Ils apprennent entre temps par Interpol qu’il y a eu trois meurtres en Suisse avec le même mode opératoire, sans lien apparent entre les victimes. Les enquêtes n’ont rien donné, mais il existe un témoin, qui a échappé à son ravisseur. Thomas et Chloé se rendent en Suisse, Chloé veut tenter l’hypnose sur le témoin car celui-ci n’a aucun souvenir de son agression. Chloé se rend compte qu’il simule pendant la séance, elle comprend que l’agresseur est en fait une femme et que c’était inavouable pour lui. Il réalise quand même un portrait-robot. Toutes les victimes sont soupçonnées d’avoir commis des violences envers les femmes, mais aucun n’a de casier judiciaire, les policiers pensent donc que la tueuse se prend pour une justicière.
Chloé apprend le décès de la mère de Lili, cette dernière est placée dans un foyer.
Le portrait-robot a été efficace, c’est Laurence Paillon qui devient suspecte, les policiers vont l’interpeller. Sur place, elle ne semble plus être la femme qu’ils ont rencontrée la veille, elle est anxieuse et fait un malaise, sa garde à vue est suspendue par son avocat, Thomas décide alors de surveiller Laurence Paillon. C’est Fred qui prend le premier tour de garde, soulagée de ne pas passer la soirée avec sa sœur. Thomas prend sa relève. Laurence Paillon sort en pleine nuit, habillée sexy, elle prend un taxi et se fait déposer dans une boite de nuit.
Lorsque Fred arrive chez elle, une mauvaise surprise l’attend, Jessica a organisé une grosse fête, et elle la trouve au lit avec Hyppolite ! Elle vire tout le monde et demande des explications à sa sœur, celle-ci a de grosses dettes de loyer, Fred décide de lui donner l’argent en échange de son départ le lendemain.
En boîte, alors qu’il tente de surveiller Laurence Paillon, Thomas se fait draguer lourdement par une femme et perd de vue quelques secondes son objectif des yeux. Des cris surviennent et il découvre un homme grièvement blessé. Ils arrêtent Laurence le matin, endormie chez elle, qui ne comprend pas ce qui se passe. Son mari aussi est perdu, il avoue avoir menti sur leur alibi, ils faisaient chambre à part la nuit du meurtre.
Les policiers ont récupéré le dossier psychiatrique de Laurence, elle souffre depuis la naissance de son fils de psychose puerpérale, qui semblait stable jusqu’à ce que naisse son deuxième enfant. Le psy pensait que c’était lié à son adoption, mais pour elle ce n’est pas la cause car elle a eu une enfance heureuse. Chloé pense que sa place n’est pas en prison et le fait savoir à Lamarck.
Chloé reçoit un appel de l’Aide à l’Enfance car Lili a fugué, Thomas lui demande des explications, ils se rendent ensemble sur le lieu où Chloé l’a trouvée la première fois. Lili s’y trouve et pense que sa maman va venir la chercher. Chloé prend le temps de lui expliquer qu’elle ne reverra jamais. Lorsqu’ils la déposent à l’association, Chloé croise des jumelles et fait le rapprochement avec leur enquête.
Après des recherches, Laurence a bien une sœur jumelle qui, elle, a été gardée à la naissance par leur mère biologique mais a été violée à 17 ans par son beau-père. Chloé conclut que les premiers meurtres l’avaient apaisée mais qu’en apprenant l’existence de sa sœur il y a 6 mois, sa haine est revenue. Elle prend depuis régulièrement la place de Laurence dans sa vie de tous les jours (relation avec le psy, présentation spontanée à la DPJ pour brouiller les pistes), ils comprennent qu’elle va s’en prendre à Luc et à ses enfants. Hyppolite lui laisse un message sur le répondeur. Lorsque Luc rentre chez lui avec son fils, il trouve sa femme bizarre, elle est agressive, il fait monter son fils dans sa chambre mais au cours d’un moment d’inattention, Laurence le menace d’un couteau sous la gorge. Les policiers arrivent juste à temps pour empêcher un nouveau drame.
Laurence découvre sa sœur et se rend compte qu’elle n’est pas folle, mais qu’elle a été manipulée.
Hyppolite essaie de s’excuser auprès de Fred, mais celle-ci ne veut rien entendre. Il ne comprend pas pourquoi elle réagit comme ça, Fred fait demi-tour et l’embrasse.
Chloé retourne le soir sur le banc de Lili.
FIN