Noviembre, 2006. El detective inspector Brent Hyatt y el sargento detective Chris Hoar, son convocados al University College Hospital de Londres para entrevistar a un hombre llamado Alexander Litvinenko, un exespía ruso que afirma haber sido envenenado. Su esposa Marina les advierte a los detectives de que los médicos no creen su historia aunque el deterioro de la condición física del paciente es evidente para todos. Durante tres días agónicos, Hyatt y Hoar entrevistan al moribundo Litvinenko, quien proporciona un relato meticuloso de quién cree que lo envenenó y también al hombre responsable de ordenar su asesinato, nada menos que Vladimir Putin.

Los equipos de radiación rastrean la ciudad de Londres para asegurar los lugares potencialmente contaminados por el exespía ruso. Los oficiales descubren rastros de polonio en Itsu, un restaurante de sushi donde Litvinenko conoció a Mario Scaramella antes de un encuentro posterior con Andrey Lugovoy y Dmitry Kovtun en el Hotel Millennium, lugar que también dará positivo por polonio. Tras eliminar a Scaramella de sus investigaciones, Timmons se da cuenta de que Lugovoy y Kovtun son sus principales sospechosos y decide enviar un equipo a Moscú para entrevistarlos directamente. Mientras, Marina que vive en un apartamento propiedad de Boris Berezovsky, un adinerado oligarca ruso opositor de Putin, recibe una escalofriante llamada telefónica.

Un equipo de detectives, dirigido por Brian Tarpey, llega a Moscú para entrevistar a Lugovoy y Kovtun, considerados ahora los principales sospechosos del asesinato. De vuelta en Londres, Timmons y Hyatt buscan pruebas de cómo Litvinenko fue envenenado. En el funeral del exespía ruso, en el cementerio de Highgate, Hyatt actualiza a Marina sobre el progreso de la investigación. Ella empieza a plantearse si debería tomar las riendas del asunto. Mientras tanto, se produce un gran avance cuando un objeto del Hotel Millennium da positivo por polonio ¿tendrá por fin la policía el arma homicida?

Con su investigación completa, el equipo de Timmons presenta su expediente al Servicio de Fiscalía de la Corona, que acusa a Lugovoy y Kovtun del asesinato de Litvinenko. Sin embargo, con los asesinos a salvo en Rusia y protegidos por Putin, las posibilidades de encontrar justicia parecen ser escasas. Con el aliento y el respaldo financiero del disidente ruso, Boris Berezovsky, Marina contrata a Ben Emmerson, un carismático abogado de derechos humanos, para impulsar una nueva investigación sobre el asesinato de su esposo.