Portrait-robot suivra l'équipe de l'Unité des enquêtes composée de la directrice Maryse Ferron (Lorain), de la portraitiste d'exception avec des espèces de visions Ève Garance (Graton), du jeune technicien de scène de crime Antony Kamal (Belugou) et de l'enquêteur d'expérience Bernard « Molosse » Dupin (Girard). Ensemble, ils devront résoudre divers crimes sordides survenus dans le Grand Montréal. En parallèle, Ève poursuivra une quête toute personnelle : résoudre la disparition de son fils survenue cinq ans plus tôt.