Действие разворачивается в России в 1990-е годы, на фоне удручающей политической и экономической ситуации. Иркутскую область сотрясают жуткие убийства. Чикатило уже в тюрьме, а значит, появился новый маньяк. Жесткий и прямолинейный полковник Ковалев и его группа следователей и оперативников начинают расследование.
Серийным убийцей, которого позже назовут «Тень Чикатило», оказывается сотрудник ангарского ОВД Дмитрий Попцов. Вдохновившись деяниями Чикатило, он решает очистить мир от «человеческого мусора» и «переплюнуть» своего кумира по количеству жертв. Благодаря доступу к милицейским архивам и базам данных, а также природной хитрости, Попцов долгие годы избегает ответственности, убивая снова, и снова, и снова…
Сериал «Тень Чикатило» является сиквелом сериала «Чикатило» и основан на реальной истории «Ангарского маньяка» Михаила Попкова, убившего в период с 1992 по 2010 год по меньшей мере 80 человек.