Based on a True Story acompanha a corretora de imóveis Ava Barlett (Kaley Cuoco, de The Big Bang Theory e The Flight Attendant), e seu marido, ex-estrela do tênis, Nathan Barlett (Chris Messina, de The Mindy Project). Passando por problemas financeiros e com um bebê a caminho, o casal encontra uma oportunidade única para capitalizar a obsessão dos americanos por crimes reais e serial killers.