1955. Милиция тщетно пытается выйти на след детской банды, совершившей серию жестоких налетов. Позже сыщики решают, что группировка распалась, но они ошибаются. Просуществовав до 1970-х, банда перебирается в Москву. Вор-рецидивист Мирон становится одной из самых влиятельных фигур криминального мира, а его карающим мечом служит неуловимый убийца по кличке Немчик. Ему-то Мирон и поручает исполнить новый заказ: убить самую яркую звезду советской эстрады Жанну Балашову. Завладев милицейской формой Немчик отправляется к певице, но завершить дело не получается, его жертвой оказывается консьержка.
Для начала Немчик решает убить родителей Гордина. Он проникает к ним на дачу и остается там незамеченным. Игра на рояле матери Гордина пробуждает у него ужасные воспоминания детства, проведенного в лагере для военнопленных: мать и ее любовник — чекист Донник. Его переполняет ненависть. Но он решает не убивать стариков, а сделать так, чтобы подполковник Гордин отныне никогда не мог расслабиться.
Чтобы выполнить заказ, Немчик знакомится с Викой, лидером фанатов Балашовой. Девушка вместе с больным братом снимает квартиру в том же доме, где живет певица. Роман с Викой позволяет Немчику убить сразу трех зайцев: он получает прекрасное жилье, доступ к информации о жизни потенциальной жертвы и отличное место для наблюдения. Певица напоминает Немчику мать. Чтобы навсегда избавиться от мучительных воспоминаний, он должен найти и убить всех свидетелей его прошлого. Первой становится Раечка — санитарка медсанчасти из лагеря военнопленных.
Познакомившись с Гординым, Бабич понимает, что тот представляет для него серьезную опасность. Он решает любыми средствами избавиться от опасного соперника. Гордин рассказывает своему напарнику Колесникову о многолетних поисках Хамелеона. Понимая, что его близким грозит опасность, Гордин решает отправить жену в Сочи, но его планам мешает Бабич. Марина остается в Москве, и спрятать ее можно только на даче. Колесников предлагает ловить маньяка на живца. Сыщики дают объявление в газету «Вечерняя Москва», в надежде, что на публикацию клюнет Хамелеон.
Немчик с детдомовцами ставит палатки на берегу озера. Он вспоминает лагерь военнопленных, свою спившуюся мать и соседку Раю, тогда еще молодую, но жадную до денег и мужчин. Теперь она у него в руках, и ее смерть не будет легкой… Но не только Раечка заслужила страшную участь. Немчик должен разобраться со всеми, кто сделал из него жестокого убийцу, со всей бандой во главе с Мироном. Той же ночью, на берегу озера притаился еще один маньяк по кличке Учитель. Хамелеон пришел сюда за воспитательницей, а Учитель — за девочкой Лией. Отправив Марину на дачу, Гордин решает сразу две проблемы: прячет жену от убийцы и получает еще одного помощника — психолога Марину. Она должна проанализировать несколько мешков с письмами от поклонников певицы. Гордину не дает покоя записка, обнаруженная на столе консьержки.
Гордину удается поймать маньяка по кличке Учитель и освободить измученную девочку. Учитель оказался свидетелем мучительной смерти Раисы. У трупов во рту находят осколки виниловой грампластинки. Гордин уверен, что Хамелеон существует, и на его счету не один десяток трупов. Но он помнит, что дело Хамелеона развалил его тесть, генерал Капанец. Мирону с членами банды становится известно об убийстве воспитательницы детдома и водителя автобуса. Они безошибочно определяют, что это дело рук Немчика. Но бандиты недоумевают, зачем ему нужны эти убийства? А для Немчика источником боли становится голос певицы, так напоминающей его несчастную мать. Отныне он будет охотиться на нее не по приказу Мирона, а для себя лично.
От Вики Немчик узнает, что певица на пару дней улетает в Ленинград. За это время он решает разобраться с бывшими дружками. Первый среди них — Грач. Бабич в откровенном разговоре с Капанцом признается, что любит Марину. Он убежден, что Влад не достоин быть наследником такого выдающегося человека. Капанец намекает, что не против, если его место займет Бабич. Давид Берулава возглавляет один из отделов УГРО в Ленинграде. Гордин доверяет ему как самому себе. Он уверен, пока Берулава рядом с певицей, она в безопасности.
Вопреки запретам руководства, Гордин и Колесников охотятся на маньяка. Колесников не отходит от постели консьержки. Немчик же, увидев объявление в «Вечерке» понимает, что его заманивают в ловушку и принимает вызов. Обманув милицию, он убивает свидетельницу, оставив во рту кусочек грампластинки. В больничном лифте он сталкивается с Гординым, но его не трогает. В бане у Мирона Немчик подслушивает разговор главаря с подельниками и узнает, что старые приятели собираются от него избавиться, а дело поручают некому Дублеру. Немчик должен устранить конкурента.
Немчик появляется у Сявого, чтобы выяснить, кто такой Дублер, и кто заказал Мирону певицу. Обладая звериным чутьем, Сявый чувствует, что непрошенный гость пришел убивать. Немчик выясняет, что Дублер отбывал срок по вине певицы, а заказ на нее поступил от кого-то из МВД. Гордину не дает покоя мысль, что Хамелеону известно, где живет Марина и родители. Маньяк о сыщике знает всё, а сыщик о нем — ничего! Сотрудник милиции Марченко внедряется в круг фанатов певицы. Ему удается втереться в доверие к Вике Лебедевой и стать ее любовником. Бабич навещает Марину, пытаясь убедить в том, что Гордин не стоит ее любви. Женщина дает отпор бывшему любовнику.
Немчик жестоко убивает Мирона в бане. Он находит там сейф, где хранится компромат на многих высокопоставленных особ и архив на представителей криминального мира всего Советского Союза. Изучая документы, он находит запись телефонного разговора, где обсуждается убийство певицы в Ленинграде. Теперь он знает, кто заказчик. Гордин показывает Вике фотографии убитых Хамелеоном людей. Девушка соглашается сотрудничать. Она проникает в каморку Хамелеона и находит множество фальшивых документов. Немчик чувствует, что в его каморке кто-то был, и это Вика. Она обо всем догадалась, и она обречена. Марина на даче разбирает мешки писем, адресованных певице. Одно письмо привлекает внимание. Написано оно детским почерком. Ребенок предупреждает о готовящемся убийстве.
Гордин приносит Капанцу записку с предупреждением об убийстве, написанную детским почерком, а также чемодан с личными вещами Хамелеона. Влад требует, чтобы генерал срочно доложил о существовании маньяка министру МВД, но тот приказывает отправить Гордина в психлечебницу. Марина просит Бабича помочь вытащить мужа. Тот убеждает генерала выпустить зятя: если маньяк убьет певицу, карьере Капанца придет конец. Необходимо позволить Гордину ловить Хамелеона, а Бабич за ним проследит и в нужный момент от него избавится. В Ленинграде Хамелеон вычисляет Дублера, убивает его и проникает в гостиницу, где поселилась певица.
В руках у Марины оказываются уже несколько писем одинакового содержания, написанные детским почерком. Недетская лексика наталкивает ее на мысль, что письма писал взрослый человек. Немчик продолжает убирать людей из своего прошлого. Он встречает в Ленинграде Гордина — опасность быть пойманным становится более чем реальной. Бабич, проанализировав старые дела Гордина, докладывает Капанцу, что тот был прав. Хамелеон действительно существует, и на его счету десятки убитых. И сейчас очень важно сделать всё, чтобы преступника взял не Гордин, а Бабич.
Немчик в женском гриме поджидает певицу в ее номере. Чтобы предотвратить убийство, Влад включает пожарную сигнализацию. Эвакуация жильцов отеля срывает планы убийцы. Он взбешен. Гордин и Берулава находят маньяка на заброшенном складе. Во время захвата Берулава погибает, а Гордин оказывается в больнице в тяжелом состоянии. На месте пожара обнаруживают обугленное тело. Марина понимает, что разгадка происходящего — в письмах, написанных детским почерком. Если она догадается, кто их отправлял и почему, Влад легко найдет Хамелеона. Бабич рапортует в министерстве о блестяще проведенной операции, в результате которой ликвидирован серийный убийца. Но Гордин догадывается, что обугленный труп на складе — инсценировка маньяка. А значит, Хамелеон опять на шаг впереди.
Хамелеон подбирается к генералу Баландину. Украв неотправленное письмо у его бывшей жены, он легко убеждает генерала, что является его сыном. Гордин прокручивает в голове телефонный разговор с Хамелеоном. Убийца обронил фразу «таинственный подполковник». Совсем недавно так его называл Бабич. Гордин догадывается, что Бабич руководит Хамелеоном. Он приезжает к Капанцу, чтобы об этом рассказать. Для подтверждения этой версии, необходимо взломать сейф. Капанец соглашается выманить Бабича из кабинета и приглашает его к себе на дачу.
Немчик возвращается в квартиру Баландина, где убивает и генерала, и его жену. Теперь он может спокойно поджидать певицу, которая вот-вот вернется с гастролей. Сосед Колесникова по коммуналке — вор-медвежатник Плюшевый, по его просьбе взламывает сейф в кабинете Бабича. Вор и сыщик добывают компромат на генералитет, в том числе на Капанца. Капанец пытается выяснить с Бабичем отношения, но тот его убивает. Гордин узнает, что у генерала Баландина объявился сын от первого брака, который гостит у отца, живущего на одной лестничной клетке с певицей. Гордин понимает, что в генеральской квартире затаился маньяк. Вместе с Колесниковым он обнаруживают трупы Баландиных, но убийца уже скрылся.
Немчик шантажирует Бабича магнитофонной записью разговора, где тот нанимает киллера для певицы. Теперь Бабичу важно убить Хамелеона. В своей квартире Гордин находит письма и фотографии Хамелеона, с которыми работала Марина. Он понимает, что жена разгадала тайну маньяка. А еще Влад понимает, что Бабичу необходимо избавиться от Хамелеона, и он будет использовать Марину как наживку.