Quando o corpo da assistente social de 28 anos, Kera Jacobsen, aparece na mesa de autópsias da médica-legista Laurie Montgomery no Instituto de Medicina Legal de Nova Iorque, tudo leva a crer que foi vítima de uma trágica overdose. Porém, para Laurie e a sua nova interna de Patologia, a brilhante mas enigmática doutora Aria Nichols, há pormenores que não se encaixam numa overdose. A família e amigos de Kera garantem que ela nunca consumiu drogas. Os administradores do hospital onde Kera trabalhava insistem para que o caso seja abafado. E, apesar de Kera estar grávida de dez semanas, ninguém parece saber quem é o pai — e se ele possui a chave para os últimos momentos de Kera.
Quando uma emergência médica afasta Laurie temporariamente, a impulsiva Aria decide recorrer a uma nova e controversa técnica: usar as bases de dados de ADN ancestral para localizar os que não querem ser encontrados. Trabalhando com especialistas de uma start-up, ela planeia seguir o ADN do feto até prováveis parentes do sexo masculino, na esperança de identificar o misterioso pai. Porém, quando a melhor amiga de Kera e também sua colega é assassinada, a necessidade de respostas torna-se ainda mais urgente. Claramente, há alguém que não quer que o segredo de Kera seja revelado . . . e se Aria se aproximar mais da verdade, ela e Laurie podem ser os próximos alvos do assassino.