Van der Valk en zijn team keren terug om nieuwe misdaden in Amsterdam te onderzoeken. Naast het oplossen van moordzaken krijgt Van der Valk te maken met een ongewenste romance uit het verleden die weer opduikt en moet hij een manier vinden om een van zijn geliefde teamleden met hun eigen sterfelijkheid te confronteren.

Het team wordt ingeschakeld wanneer een milieuactivist wordt vermoord aan de vooravond van een wereldconferentie. Een van de mogelijke verdachten lijkt Cobie Stegenga te zijn, een beroemde zangeres die vermist is en dood gewaand wordt. Van Der Valk zoekt contact met Cobie's vader om de waarheid te achterhalen.

Van der Valk en het team worden ingeschakeld wanneer een wetenschapper die onderzoek doet naar een mogelijke doorbraak in de behandeling van kanker dood wordt aangetroffen. Van der Valks ex-vlam Kalie Tenkers keert terug om het team te helpen onderzoeken waarom hij is vermoord en of er een verband is met de farmaceutische miljardair Freddie Klink.