Москва, август 1957 года. Соня выходит замуж за Вершинина. На свадьбе Ирина и Алексей ссорятся, и Алексей уезжает домой один. После торжества Анна и Проскурин обнаруживают в темной подворотне тело мужчины без пиджака и ботинок. Убитый — фотограф Евгений Лабухов. Новый начальник Проскурина, полковник Белых, приказывает устроить облаву на местную шпану, Проскурин же понимает, что так поймать убийцу невозможно. Анна, успевшая детально осмотреть место преступления, тоже считает, что местные хулиганы здесь ни при чем. Проскурин запрещает ей вмешиваться, но Анна, узнав, что Белых уже уволил ряд неугодных ему сотрудников, волнуется за Проскурина и просит Ирину, Соню и Катерину взяться за расследование. Во время облавы на одном из задержанных оказывается куртка Лабухова, в кармане которой — эротические фотографии.
Белых считает дело раскрытым, однако Проскурин продолжает вести расследование. Вскоре выясняется, что изготовлением эротических фотографий занимался сам Лабухов, и это обстоятельство выводит МУРровцев на новый след. Ирина расспрашивает Владлену о подробностях вскрытия тела Лабухова, но та отказывает в помощи, считая, что подруге следует заниматься мужем и детьми, а не чужими убийствами. Несмотря на противодействие окружающих, девушки активно включаются в расследование. Как всегда, им приходится работать втайне от близких. Катерине не удается найти общего языка с дочерью Лидой. Анна опасается гнева Проскурина. Соня не ладит со свекровью, требующей, чтобы та сидела дома и вела хозяйство. Алексей, недовольный поведением Ирины, идёт на свидание с журналисткой Авией. Тем не менее, девушки продолжают деятельность их возобновленного «читательского клуба». Они систематизируют собранные данные, составляют схему и приходят к выводу, что вдове Лабухова грозит опасность…
Катерина застает Лиду за кражей денег. Выясняется, что они понадобились девочке для того, чтобы отдать Рите, которая накануне вечером отправила Лиду в магазин за покупками и дала денег, которые отобрали мальчишки на улице. Катерина требует у Риты перестать эксплуатировать Лиду. Вершинин упрекает Соню в том, что она не ладит с его матерью. Ирина начинает подозревать, что муж ей изменяет. Под предлогом расследования она приходит в редакцию и знакомится с Авией. Авия рассказывает об этом Алексею. Девушки пытаются восстановить, где бывал и с кем общался Лабухов в последние дни жизни. Объединив все факты в схему, они приходят к выводу, что причина убийства может крыться не только в настоящем, но и в прошлом фотографа. Осталось найти главную улику, которая все объяснит. Катерина идёт в архив, а Анна устраивается на работу в фотоателье и приступает к поискам.
Свекровь продолжает выказывать недовольство Соней, постоянно напоминая той о возрасте и первом замужестве. Катерина знакомится с Григорием — сыном соседки Зинаиды Ивановны, вернувшимся из долгой полярной экспедиции. Заметив, что Катерина явно нравится Григорию, Зинаида Ивановна предостерегает сына от отношений с «сидевшей и дурной» женщиной. В деле появляется новое тело, причём, способ убийства аналогичен тому, коим были умерщвлены Лабухов и его жена. Убитой оказывается секретарь Алексея. Алексей не может предъявить алиби, в результате чего становится главным подозреваемым. В фотоателье девушки находят хитроумно спрятанный тайник Лабухова, но в нем лишь пленки с эротическими кадрами. Анна понимает, что разгадка преступлений кроется в шифре на коробочках от пленок…
В Лужниках, прямо во время занятий Лиды художественной гимнастикой, арестовывают ее тренера Пермякова. Его обвиняют в убийстве медсестры Крапивиной, которое произошло накануне вечером недалеко от стадиона, когда та возвращалась с работы. Катерина также узнает, что неделю назад в парке возле Лужников была ограблена и убита ещё одна девушка — гимнастка Мясникова. Катерина обращается за помощью к Проскурину, и он забирает себе в производство оба «лужниковских» дела. Лида очень переживает из-за ареста тренера. Григорий пытается выяснить у девочки, что любит Катерина, но Лида ничего не знает о матери. Алексей продолжает встречаться с Авией. Соне приходится тайком вырываться на встречи «читательского клуба». Свекровь по-прежнему с ней не ладит, а теперь она ещё и окончательно переехала к ним с Кимом, решив продать дом. Девушки вновь объединяются в группу. Они собирают информацию, узнают у Владлены подробности судмедэкспертизы, и приходят к выводу, что оба убийства совершил один и тот же человек. Чтобы проникнуть в Лужники, Ирина приводит Таню в секцию художественной гимнастики…
Ирина узнает, что месяц назад в Лужниках произошла еще одна трагедия — гимнастка Гордеева покончила с собой, бросившись с моста. Ирина выпытывает у Владлены подробности вскрытия. Девушки изучают место гибели Гордеевой и вычисляют, что это было не самоубийство, а несчастный случай. Анна переезжает к Проскурину, но чувствует себя лишь гостей в его квартире, где все напоминает о его погибшей семье. Катерина, наконец, замечает ухаживания Григория и начинает отвечать взаимностью. Соня после очередного сильного скандала со свекровью попадает в больницу. У Алексея продолжается роман с Авией. Чтобы иметь больше свободного времени, Алексей под видом заботы об Ирине нанимает помощницу по хозяйству Розу. Роза внешне очень похожа на Авию, и Ирина ее едва терпит. Тем временем находят еще одно тело девушки, убитой тем же способом, что и две предыдущие жертвы. Опознать убитую практически невозможно, но уникальная наблюдательность Анны и умение девушек детально анализировать факты помогают установить ее личность. Она не спортсменка, а, значит, нужна новая схема, с помощью которой можно будет определить алгоритм действий убийцы.
Зинаида Ивановна обращает внимание на серьезность отношений Катерины и Григория, и говорит Лиде, что теперь ее опять куда-нибудь подкинут на проживание. После этого девочка не приходит вечером домой. Учителя в школе, узнав о домработнице, начинают иронизировать над Ириной. Авия хитростью оставляет Алексея на ночь у себя. Утром он врет Ирине, что его отправили в срочную командировку. Ирина при детях делает вид, что все в порядке. Соня в больнице сильно ссорится с Натальей Михайловной и дает понять свекрови, что хочет, чтобы та съехала. Девушки продолжают вычислять убийцу. Составив график, они замечают, что в нем явно не хватает одного убийства. Должно быть еще одно тело, и его надо найти. Проскурин вместе с оперативниками отправляется в указанное место, но они никого не находят. Девушки приходят к мысли, что, возможно, в тот раз что-то помешало убийце, и жертве удалось спастись. Соня просит Вершинина проверить сводку на том участке и найти заявление о нападении, попытке ограбить или хулиганстве. В МУР приходит Проверяющий. Он возмущён тем, что по городу бегает серийный убийца, и даёт на его поимку 48 часов...
Ирина собирает вещи Алексея и выгоняет его из дома. Он уходит к Авии. Узнав об этом, Владлена выговаривает Ирине за нетерпимость, считая, что во многом в сложившейся ситуации она виновата сама: надо было заниматься семьей, а не убийствами. Ирина ссорится с Владленой. МУР по требованию Белых устраивает «ловлю на живца». Чтобы не подвергать опасности женщин, переодевают и гримируют щуплого оперативника. Катерина сообщает Григорию, что она не может быть с ним, так как главное в ее жизни — это Лида, и она не станет рисковать едва наладившимися отношениями с дочерью. Григорий пытается убедить ее поменять решение. Он делает Катерине предложение и ждет ответа через сутки. Если она скажет «нет», он надолго уедет в экспедицию. Тем временем девушки продолжают вести расследование и, кажется, на этот раз им удается вычислить преступника. Проскурин использует их наводку и узнает его имя. Однако к этому моменту серийный убийца уже понял, что ему осталось недолго, и решается на свое финальное злодеяние…
Вершинин показывает Соне место, где будет их будущая отдельная квартира. В это же время в котельной барака, предназначенного под снос, рабочие находят мертвую женщину. Вершинин вызывает опергруппу. Оперативников поражает, что на жертве, Тамаре Артемьевой, множество дорогих украшений, а эксперт устанавливает, что женщина умерла от голода. Слух о странном убийстве быстро разносится по Москве. Подруги-дешифровщицы не могут остаться в стороне от громкого дела. У Ирины окончательно портятся отношения с мужем. Авия считает, что Ирина настраивает детей против Алексея. Катерина получает письмо от Григория с предложением выйти за него замуж. Проскурин задерживает некоего Карпова, который угрожал убить Артемьеву. Соня вспоминает в деталях, как выглядело место преступления: дверь в котельную была закрыта особенным морским узлом.
С помощью Владлены подруги получают фотографии драгоценностей, которые были на убитой Артемьевой. Катерина узнает у специалиста, что часть драгоценностей имеет характерные признаки работ известного в Москве ювелира — Протасова. Проскурин просит Анну прекратить заниматься расследованием и больше времени проводить дома. Также он предлагает ей подумать о детях. Подруги обращают внимание на один очень необычный предмет — брошь с осколком метеорита. Они надеются найти владельца и узнать, как драгоценность попало к убитой женщине. Ирина едет в Ленинград в обсерваторию, где хранился метеорит. Анна в отчаянии обращается к знахарке: это ее последняя надежда вылечиться и забеременеть. Ирина встречает свою боевую подругу Зою. Зоя переехала в Ленинград, чтобы найти могилу погибшего на войне мужа. Зоя и Ирина встречаются с хозяйкой уникальной броши с метеоритом. Она узнает по фотографии женщину, у которой обменяла драгоценность на хлеб.
В квартире Протасова взорван сейф. Проскурин выясняет, что следы грабителей ведут к медвежатнику по кличке Темный. Ирина и Зоя узнают, что в первую блокадную зиму убитая Артемьева съехала со своей квартиры, и ее часто видели в компании бандита — Петьки Зуба. Зинаида Ивановна подает жалобу участковому на Катерину: она готова использовать любые средства, чтобы разлучить её с Григорием. Анна попадает в больницу, лечение знахарки не пошло ей не пользу. Пока Ирины нет дома, Алексей много времени проводит с детьми. Это вызывает ревность Авии. Она считает, что Алексей должен восстановить свои связи в обкоме и помочь ей получить престижную работу. Чтобы задержать Темного, Проскурин и Вершинин отправляются в Ленинград. Они устраивают засаду. Вершинин не успевает предупредить Проскурина и попадает к бандитам.
Проскурин узнает, что Артемьева была связана с Протасовым: именно ей Протасов отдал деньги Петьки Зуба. А потом женщина пропала. У Артемьевой было прозвище Морячка, что заставляет Проскурина вспомнить о морском узле, которым была закрыта дверь котельной, где заперли женщину. Ирина возвращается в Москву. Она предлагает Зое поехать вместе с ней. Зоя соглашается — она много лет не могла решиться навестить родителей своего мужа. Ирина убеждена, что они буду ей только рады, но Зоя боится, так как расписались они на фронте, и она даже не знает, успел ли Иван сообщить родным о ее существовании. Анна приезжает в Ленинград к Проскурину, у нее есть важная информация, которая, как ей кажется, поможет ему раскрыть дело.
Работающая в фотоателье Анна, получает заказ сделать фоторепортаж для заводской многотиражки на празднике в честь присвоения ордена металлургическому заводу. Работница управления, Луговая, знакомит Анну с руководством предприятия, которых та обязательно должна запечатлеть на церемонии. Однако празднование оборачивается трагедией: когда занавес открывается, все видят на сцене мертвую Луговую. Эксперт устанавливает, что женщина упала с мостков над сценой, при этом явных следов борьбы нет. Ирине приходится объяснять детям, почему отец больше не живет с ними. Ошарашенный этой новостью Миша убегает из дома. В отделе Проскурина появляется новый сотрудник, лейтенант Александр Жуковский. Активность Жуковского раздражает Агарина. Анна, вопреки запрету Проскурина, распечатывает снимки, сделанные во время праздника, и показывает их подругам. Девушки включаются в новое расследование…
В деле появляется подозреваемый. На фотографии, сделанной Анной, видно, что Луговая смотрит в сторону осветительного прибора. Девушки восстанавливают детали её падения и вычисляют того, кто мог стоять рядом с ней. Эксперт устанавливает, что Луговая была беременна. Жуковский отправляется выяснять обстоятельства личной жизни Луговой, скорее всего у нее была связь с женатым мужчиной. Летнев возобновляет ухаживания за Анной: той не хватает внимания. Проскурин почти все время проводит на работе, и они часто ссорятся. Анна соглашается на свидание с Летневым. Осмотр квартиры Луговой наталкивает подруг на мысль, что кроме работы у нее был дополнительный заработок. Женщина промышляла карточными играми. Анна выясняет, где проходили эти игры. Ирина отправляется в подпольное казино и попадает в милицейскую облаву.
Алексей живет у Проскурина. Он ушел от Авии, но никак не может наладить отношения с Ириной. Валет приводит Ирину в игорный зал, где играют иностранцы, и где частым гостем была Луговая. Рита находит на своем рабочем столе анонимку, в которой говорится, что Луговую убил один из завсегдатаев подпольного казино по прозвищу Валет. Проскурин не верит в эту версию и ищет мужчину, у которого были близкие отношения с Луговой. Григорий объявляет Катерине, что собирается в долгую экспедицию. Катерина не хочет отпускать мужа. В казино Ирина замечает женщину, на которой накинута шаль из таких же редких ниток, которые она видела в квартире Луговой. Женщина вытаскивает бумаги с формулами из кармана пальто одного из посетителей. Зоя ссорится с родителями Ивана из-за того, что они усыновили ребенка, предав память Ивана. Валет угрожает убить Ирину.
Проскурин вычисляет, кто подбросил записку с обвинением Валета Рите. Белых недоволен Проскуриным: тот чуть не сорвал арест подозреваемого в шпионаже. Жуковский добывает важную информацию о том, что из санатория Луговая уехала на машине одного из руководителей завода. Катерина и Зоя делают предположение, что с мужчиной, с которым у Луговой был роман, она познакомилась во время войны. Проскурин поднимает личные дела работников завода. Жуковский обвиняет Проскурина в том, что методы его незаконны — гражданских нельзя привлекать к расследованию. Зою разыскивает приемный сын родителей Ивана. Мальчик хочет вернуть Зою. К Катерине приходит некая Мария с ребенком, которая утверждает, что мальчик — сын Григория…