Une partie d'échecs retorse, un assassinat à bord d'un avion en vol ou encore une victime qui décède par deux fois : les enquêtes mystérieuses sollicitent les neurones et la sagacité d'Astrid et Raphaëlle. Cette dernière, qui se voyait déjà en couple avec Nicolas, doit composer avec la présence de Nora, leur nouvelle collègue. Quant à l'archiviste, elle découvre l'existence d'un demi-frère, Niels, 7 ans, qui se révèle rapidement très envahissant. Tom Villa, Stomy Bugsy ou encore le nageur handisport Théo Curin sont quelques-uns des invités de cette quatrième saison d'enquêtes toujours rondement menées par un duo plébiscité. Le corps d'un homme d'origine iranienne est retrouvé chez lui carbonisé. Combustion spontanée ou crime diabolique ? Astrid et Raphaëlle découvrent rapidement qu'il vivait sous une fausse identité….