История разворачивается в Москве в 1935-1936 годах. В Московской прокуратуре работают три молодых следователя: Андрей Никитин (Анатолий Руденко), Евгений Россомахин (Александр Волков) и Михаил Бурлаков (Дмитрий Янышевский). Именно они занимаются расследованием самых громких преступлений этих лет. Вместе они работают не так давно и еще не успели следует притереться друг к другу.

Одним из главных расследований прокуратуры, которое является сквозной линией всего сериала «Дело следователя Никитина», является история гибели поэта Николая Дементьева и дальнейшая жизнь его вдовы Надежды Надеждиной (Ольга Дибцева). В Надежду влюбляется главный герой сериала — следователь Андрей Никитин.