Особый отдел полиции расследует убийство журналистки. Возникает версия, что мотивом преступления могла стать ее служебная деятельность: в последнее время журналистка собирала материал на директора лесокомбината и кандидата в депутаты. Применив математическую «теорию катастроф», профессору Штоппелю удается вычислить истинного убийцу.

Во время пожара в своем доме погибает районный прокурор. Выясняется, что поджог был намеренным. От инспектора пожарной охраны сыщики узнают, что за последний месяц это уже четвертый случай. Однако способы поджога совершенно разные, а погибшие в огне люди не имеют друг к другу никакого отношения. Лишь профессор Штоппель уверен, что между пожарами существует связь.

В подворотне найдены два трупа членов преступной группировки. Кажется очевидным, что это заказное убийство. Чтобы найти преступника, Штоппелю приходится на время стать осведомителем криминального авторитета.

Возле своего дома задушена студентка. Выясняется, что девушка была беременна. Вначале подозрение падает на двух молодых людей, которые ухаживали за ней, однако математический анализ подсказывает Штоппелю, что это дело рук маньяка.

В результате вооруженного налета убивают хозяина агентства недвижимости. Выясняется, что налетчики за последнее время успели напасть на автосалон, дорогую медицинскую клинику и антикварный магазин. Штоппель самоуверенно заявляет, что он составит алгоритм и без труда вычислит, где и когда состоится следующее нападение.

На Сергеича совершено покушение. Врачи борются за его жизнь, а Ширяев обещает жене Сергеича, что найдет преступника. Под подозрением оказываются мелкий наркоторговец и сын высокого чиновника, страдающего от наркозависимости. Однако у Штоппеля своя версия, подкрепленная расчетами.

В своей квартире покончила с собой молодая женщина. Однако, после оценки эксперта, сыщики делаю вывод, что это не суицид, а убийство. Подозрение падает на мужа. Мужчина свою вину отрицает, однако Ширяев ему не верит. Штоппель говорит, что в математике есть понятие парадокса корреляции, когда очевидные вещи приводят к ошибочным выводам. В деле появляется новая версия. Штоппель выясняет, что у погибшей был любовник... Шефу вручают награду и возвращают должность начальника отдела. Катя мучается от чувства вины и пытается отравиться. Ширяев хочет помириться с Леной, однако девушка непреклонна...

Ширяева терроризирует 50-летняя Анна Дмитриевна Семёнова, у которой месяц назад пропал сын. Она вбила себе в голову, что фотография преступника со стенда "Их разыскивает полиция" и её сын Андрей - один и тот же человек. Штоппель берёт два фото и, произведя необходимые измерения, приходит к выводу, что это действительно один и тот же человек, просто кардинально изменивший свой облик. Ширяев считает, что выводы Штоппеля - полный бред. Профессор предлагает Ширяеву пари. Психическое состояние Кати вызывает тревогу. Юсупов переселяется к Штоппелю, чтобы быть рядом с ней. Кажется, что забота Юсупова благотворно влияет на психическое состояние Кати, однако девушка по-прежнему молчит. И только известие о тяжёлом ранении Штоппеля производит на Катю сильное впечатление...

В богатом коттеджном посёлке убита женщина, хозяйка дома, жена известного политтехнолога Седова - Марина. В особняке всё вверх дном, похищены ценности и деньги. Расследовать это загадочное преступление Штоппелю помогает новая знакомая профессора - журналистка криминальных новостей Белла Воробейчик. Катя заканчивает школу и уезжает учиться в Лондон. В команде появляется новый сотрудник - майор Калмыков, который начинает оказывать знаки внимания Маше.

Белла становится свидетелем загадочного происшествия: поздним вечером, на набережной она видит, как двое мужчин бросают в реку окровавленный труп карлика. Однако, когда Белла возвращается на место преступления с полицейским, труп исчезает. Полицейский считает, что Белле всё это показалось. Чтобы добиться справедливости, Белла идёт в отдел к Ширяеву и просит начать расследование. В какой-то момент Штоппель понимает, что Белле, как нежелательному свидетелю, грозит опасность. Используя математическую схему, профессор вычисляет преступника и спасает Беллу. У Маши с Калмыковым начинается роман.

На популярную певицу Виолу Новак совершено нападение в её собственном доме. Выясняется, что Виолу уже давно преследует сумасшедший поклонник. Штоппель считает, что в случае с психом математика бессильна. Он идёт за помощью к своему старому другу психиатру Ефимову. Ефимов вспоминает о своём давнем пациенте Иконникове, который, в конечном итоге помогает Штоппелю раскрыть это запутанное дело. У Маши продолжается роман с Калмыковым. Ширяев ревнует. Штоппеля тянет к Белле, хотя это и противоречит его науке - психоматематике...

На дне строительного котлована найдено тело менеджера финансовой компании «Дисконт» В этот же день на дом генерального директора компании было совершено нападение. Чтобы разобраться в хитросплетениях этого дела, Штоппель внедряется в «Дисконт» под прикрытием.

Пострадал знаменитый кинопродюсер. Вандалы учинили разгром в его доме, забрызгали краской старинную картину и похитили драгоценности. Совершенно непонятно, как в элитный поселок смог проникнуть грабитель, минуя камеры наблюдения. Ширяев считает, что ограбление подстроила жена продюсера, а Штоппель математическим путем распутывает все нити этого дела.

На пороге собственной квартиры находят труп бывшего научного сотрудника музея истории Санкт-Петербурга. Штоппель узнает, что в последнее время он занимался биографией естествоиспытателя Карла Сиверса. Чтобы разгадать это преступление, Штоппель погружается вглубь истории.

В городском парке находят труп известного адвоката. Основной версией полицейские считают профессиональную деятельность погибшего. Однако за всю адвокатскую практику покойного скопилось такое число обиженных клиентов, что вычислить убийцу без помощи Штоппеля не представляется возможным.

Найден труп педофила Аникеева. Подозрение падает на Ширяева, и все улики указывают на него. Следователя арестовывают, и чтобы доказать невиновность своего друга, команде особого отдела приходится придумать хитрую комбинацию.