Grâce à leur taux d'élucidation élevé, l'agent Al Burns et Carrie Wells intègrent la très prestigieuse section d'élite new-yorkaise des crimes majeurs. Les voici en charge des dossiers les plus complexes et les plus sensibles. Qu'il s'agisse de l'enlèvement d'une enfant, d'une enquête sur un gang de braqueurs, du meurtre d'un homme d'affaires, le tandem côtoie en permanence le danger. Par ailleurs, Carrie en apprend un peu plus sur son passé et sur la mort de sa soeur. Après le départ de trois personnages phares de la saison 1 (Mike Costello interprété par Michael Gaston, Nina Inara par Daya Vaidya et Roe Saunders par Kevin Rankin), "Unforgettable" trouve dans cette saison 2 un nouveau souffle, avec des scénarios encore plus solides. Carrie et Al enquêtent sur le meurtre d'un chauffeur de taxi new-yorkais, Basir Sajadi, abattu dans son véhicule. Si les premiers éléments recueillis par les inspecteurs laissent à penser que Sajadi a été tué pour éviter qu'il ne devienne informateur pour le FBI, Carrie finit par trouver une autre piste. Elle soupçonne un vétéran de l'armée américaine souffrant de stress post-traumatique, le caporal John Curtis, d'être l'auteur du coup de feu mortel. Les deux enquêteurs se retrouvent bientôt au coeur d'une vaste enquête nationale portant sur la surveillance et la capture de terroristes prêts à passer à l'action sur le territoire...