Mitte der 90er-Jahre des vorletzten Jahrhunderts, zu Zeiten der Regentschaft Queen Victorias, Toronto, 4. Polizeirevier: Der feingeistige und äußerst ansehnliche Detective William Murdoch (Yannick Bisson) ist seiner Zeit weit voraus, hat er doch ein Faible für die allerneuesten technischen und wissenschaftlichen Errungenschaften, die er mit großer Leidenschaft bei seinen damals eher unüblichen Ermittlungsmethoden einsetzt. Forensische Techniken wie die Identifizierung von Verbrechern mittels Fingerabdrücken, Bluttests, Entomologie oder ballistische Schusswaffenvergleiche verwendet Tüftler Murdoch - stets argwöhnisch beäugt von seinem schrulligen Vorgesetzten Inspector Thomas Brackenreid (Thomas Craig) - innovativ in seiner Abteilung. Ein Abhörgerät in Koffergröße oder ein revolutionärer Pneumograph, um Lügner zu entlarven (Brackenreid: "Frankenstein-Konstrukt") sind nur zwei der Apparaturen aus seiner Hobby-Versuchsanstalt. Zu Murdochs "partners in crime" gehören die bezaubernde Pathologin Dr. Julia Ogden (Hélène Joy), die die Faszination des Detectives für forensische Wissenschaft teilt sowie der eifrige, aber noch unerfahrene Constable George Crabtree (Jonny Harris). Beide sind wertvolle Verbündete, die Murdoch des Öfteren in und auf die Spur bringen...