Tourmens, grande ville du centre de la France.
Une jeune femme, pourtant en pleine santé, meurt d'une complication rare de sa grossesse. Charly Lhombre, médecin généraliste et légiste en formation, n'arrive pas à croire qu'il s'agit d'un coup du hasard. En recherchant les causes du décès de la jeune femme, il découvre plusieurs autres décès suspects dans la clientèle d'un gynécologue spécialisé dans la procréation médicalement assistée... Au même moment, Jean Watteau, juge d'instruction, enquête sur la mort bizarre d'un professeur de pharmacologie au cours d'un accident de la circulation...
Pendant que Lhombre et Watteau se lancent à la recherche de la vérité, une grande multinationale du médicament manipule patiemment - dans le monde des affaires, les commissions d'experts et les médias - les pions qui lui permettront de dominer un marché en pleine expansion... S'inspirant de faits authentiques, Mort in vitro met au jour les relations ambiguës qui lient l'industrie pharmaceutique au monde médical - aux dépens, parfois, de la vie des individus.