Mindhunter sigue a dos agentes del FBI que, junto a una psicóloga, comienzan a entrevistar a asesinos en serie para estudiar su comportamiento y crear perfiles criminales. A medida que avanzan, se adentran en mentes perturbadoras, lo que afecta tanto a sus investigaciones como a sus vidas personales, mientras desarrollan nuevas técnicas para resolver crímenes.