Secret in Their Eyes menghadirkan kisah misteri penuh emosi yang dibintangi Chiwetel Ejiofor sebagai Ray Kasten, Nicole Kidman sebagai Claire Sloan, dan Julia Roberts sebagai Jessica "Jess" Cobb. Film thriller kriminal ini membawa KLovers mengikuti penyelidikan panjang yang berlangsung selama lebih dari satu dekade, dimulai dari tragedi mengerikan yang menghancurkan kehidupan seorang ibu sekaligus mengguncang tim penegak hukum di Los Angeles.

Cerita dimulai pada tahun 2002, tidak lama setelah tragedi September 11 attacks. Ray Kasten bekerja sebagai agen kontraterorisme untuk Federal Bureau of Investigation, sementara Jess Cobb adalah penyelidik di kantor jaksa wilayah Los Angeles. Mereka juga bekerja bersama jaksa muda bernama Claire Sloan. Suatu hari Ray dan Jess mendapat laporan mengenai mayat perempuan yang ditemukan di tempat sampah dekat sebuah masjid yang sedang diselidiki karena kemungkinan kaitan dengan aktivitas terorisme. Saat tiba di lokasi, keduanya terpukul ketika mengetahui bahwa korban tersebut adalah Carolyn, putri Jess yang baru berusia 18 tahun.

Kondisi tubuh korban membuat kasus ini semakin mengerikan. Pelaku telah memutihkan tubuh Carolyn untuk menghilangkan bukti DNA terkait pemerkosaan dan pembunuhan. Ray merasa sangat bersalah karena sebelumnya ia berencana bertemu Carolyn untuk menyiapkan pesta kejutan bagi Jess, tetapi terlambat datang karena pekerjaan. Di sisi lain, Jess tenggelam dalam kesedihan dan mulai mempertimbangkan untuk meninggalkan kota demi menjauh dari kenangan pahit itu.

Penyelidikan mulai menemukan titik terang ketika Ray melihat foto dari acara piknik aparat penegak hukum. Dalam foto tersebut terlihat seorang pria muda yang menatap Carolyn dengan mencurigakan. Setelah diperiksa, pria itu ternyata adalah Anzor Marzin, seorang informan yang terlibat dalam penyelidikan terorisme. Namun jaksa distrik Martin Morales ragu menindak Marzin karena khawatir akan mengganggu operasi kontraterorisme yang sedang berjalan.

Ray tetap bersikeras mengejar kebenaran. Ia akhirnya berhasil menangkap Marzin di Dodger Stadium. Dalam proses interogasi yang tegang, Claire memancing emosi Marzin dengan mengatakan bahwa ia tidak mungkin mampu melakukan kejahatan tersebut. Provokasi itu berhasil membuat Marzin kehilangan kendali, mengaku bersalah, dan bahkan menyerang Claire. Meski begitu, keputusan politik membuat Marzin akhirnya dibebaskan, meninggalkan Ray dan Jess dalam kemarahan serta keputusasaan.