Los agentes Danny y Lindsay se enfrentan al asesinato de una joven disfrazada de sirena que yace bajo las aguas de la costa de Nueva York: vestida con un traje de lentejuelas azul, lleva ocho horas sumergida y enredada entre las algas. Los forenses determinan que la víctima fue asesinada en tierra y posteriormente arrojada al agua. Tras examinar el cuerpo y el disfraz de la víctima, encuentran la primera pista: un recibo con unas iniciales escritas. Siguiendo el documento, los detectives interrogan a Paul White, que reconoce que contrató a la víctima para actuar en un barco durante la fiesta de cumpleaños de su hijo. La investigación se complica cuando otro sospechoso se cuela en la investigación, ya que el barro encontrado en los zapatos de otro hombre, James Vackner, evidencia que estuvo muy cerca del lugar del crimen. Al otro lado de la ciudad, Mac y Stella tratan de resolver el misterio que rodea a la muerte de Mark Jeffries. Los forenses cuentan con la bala encontrada en el ojo de la víctima como principal pista en el caso. Stella interroga a Laura Jeffries, segunda mujer del fallecido, para realizarle la prueba que determina si existen restos de explosivos en las manos de los sospechosos: el test encuentra residuos únicamente en su dedo meñique. Pero pronto Kevin Davis, que mantiene una relación con la primera mujer de Mark y reconoce haber sentido celos del fallecido, confiesa ser el asesino. No obstante, las balas encontradas en la pistola de Kevin no coinciden con las halladas en el cuerpo de la víctima.

Stella encuentra un paquete en el capó de su coche con piezas de un rompecabezas ensangrentado. Cuando consiguen ensamblarlo, Adam, Lindsay y Stella se dan cuenta de que reproduce una imagen de Manhattan en la que falta la pieza correspondiente a un edificio concreto y deciden visitarlo. Una vez en el edificio, el quipo halla otro paquete con un nuevo puzle en las mismas condiciones, y cuando acuden al lugar indicado encuentran que el edificio ha sido demolido. Cuando Mac es informado del asunto se da cuenta de que ambos edificios son representativos de su vida pasada: el primero es en el que ocurrió el primer crimen de su carrera y el segundo es en el que vivía años atrás, por lo que no tarda en relacionarlo con las llamadas que ha estado recibiendo a las 3:33 horas. Más tarde Mac y Stella acuden al edificio Chrysler, también importante en su vida, y encuentran un tercer paquete. Esta vez el puzle representa un edificio de Chicago, la ciudad donde creció. Una nueva llamada a las 3:33 comenzará a clarificar las cosas. Por otro lado, los forenses investigarán el asesinato de un novio el día de su boda, un crimen para el que habrá una larga lista de sospechosos: desde sus familiares más directos hasta los amigos de la víctima, que podrían esconder oscuros motivos para impedir el enlace.