Главные герои сериала — опытный следователь ОВД «Пятницкий» Сергей Глухарёв и его лучший друг Денис Антошин, сотрудник районной ДПС. Друзья детства, взрослея, погружаются в мрачный мир современного мегаполиса, который совсем не ласков к своим обитателям.

Сергей постоянно встречается со своей непосредственной начальницей Ириной Зиминой. Они любят друг друга и давно могли бы пожениться, но тогда кому-то из них придется уйти из органов. Эта ситуация сохраняется на протяжении всех трех сезонов сериала.

Первая серия вносит существенные изменения в жизнь Сергея и Дениса. К Сергею на стажировку приходит молодой студент юрфака Николай Тарасов. Николай — во многом наивный идеалист. Стажировка, а затем работа в ОВД «Пятницкий» постепенно открывают ему глаза на реальное положение вещей в этом мире. Денис снимает проститутку Настю и влюбляется в неё. Их непростые отношения будут развиваться на протяжении всего сериала.

Глухарёв планомерно обучает Тарасова мастерству следователя. Несмотря на небольшие разногласия Сергею и Николаю удается сработаться, стать замечательными коллегами и настоящими друзьями. Николаю удается подружиться с Денисом, а также выстроить хорошие профессиональные отношения с Зиминой. В дальнейшем Зимина содействует устройству Николая на работу следователем ОВД «Пятницкий». Глухарев в середине первого сезона знакомит Колю со своей сводной сестрой Мариной. Молодые люди постепенно влюбляются друг в друга и впоследствии живут вместе.

Большая часть серий посвящена отдельным эпизодам из жизни главных героев (например отдельное уголовное дело, которое расследует Глухарев) и представляет собой законченную историю. Также в сериале присутствуют истории, которые длятся несколько серий. Они существенно влияют на судьбы главных героев.

Ближе к концу первого сезона происходит повышение по службе Зиминой и Карпова (начальника СКМ, жестокого, расчетливого и хитроумного человека, держащего в страхе весь район). Зимина становится начальницей ОВД, а Глухарев занимает её место и становится И. О. начальника Следственного Отдела.

На протяжении первого сезона Денис пытается сделать так, чтобы Настя завязала со своей профессией. Он добивается в этом определенных успехов. Но в конце концов это приводит к жесткому конфликту Дениса с преступником Аликом. Антошин и Глухарев уничтожают бордель Алика. Алик объявляет Денису месть. Но Денису удается выследить и схватить Алика. Ночью на безлюдном мосту на глазах у Коли Денис в порыве ярости убивает Алика. Этот поступок приводит к ссоре Сергея и Дениса. Денис уезжает с Настей на Украину.

Николай не может решить — сдать ли Антошина или простить ему убийство Алика.

Продолжение истории о суровых буднях следователя Глухарёва и его друга Антошина, бывшего работника ГАИ. Вновь первая серия расставляет все по новым местам. Антошин при содействии Зиминой устраивается работать оперативником в ОВД «Пятницкий». Настя устраивается работать в фонд помощи бездомным.

Почти сразу Антошину удается объясниться с Николаем Тарасовым, но вот Глухарев внутренне не принял любовных отношений друга детства Дениса Антошина и Насти, в недавнем прошлом "девушки по вызову". Отношения друзей остаются натянутыми. Со временем Глухарёв от тяжелой нервной милицейской работы попадает в зависимость от сильно действующих психотропных препаратов, и это начинает угрожать его здоровью. Когда об этом узнает Антошин, он хитростью и силой изолирует Глухарева на квартире, где в течение недели тот переживает "ломку". Так Денис спасает друга, после чего они окончательно мирятся.

Дружному коллективу ОВД «Пятницкий» удается пережить войну с «оборотнем в погонах» Морозовым. Но потом главные герои сталкиваются с очень серьёзной проблемой. Происходит заказное убийство отца Николая Тарасова, знаменитого и преуспевающего адвоката. Бизнесмену Шошину, заказчику убийства, сопутствует удача - ему удается договориться со следствием. Коля в отчаянии. Ему не хватает улик чтобы доказать вину Шошина. И он решает сфальсифицировать "дело" и этим "подставить" убийцу своего отца. С помощью Глухарева и Антошина Николай имитирует попытку Шошина убить себя - Тарасова младшего. Шошин попадает в СИЗО. Но опытному следователю прокуратуры Васину удается изобличить Николая в подтасовке. Тарасов также арестован и помещен в СИЗО. Под угрозой ареста находятся и Глухарев с Антошиным. Тем временем, для того чтобы выйти из СИЗО, Шошин для устранения Глухарева и Антошина нанимает бывшего спецназовца из собственной охраны, которому удается серьёзно ранить Глухарева в здании ОВД. После этого Зимина просит Карпова о мести за любимого за деньги убить Шошина в камере изолятора, и Карпов соглашается. Стас делает так, что Шошина убивают сокамерники. Оперативники ОВД «Пятницкий» во главе с Карповым при задержании расстреливают киллера, ранившего Глухарева. Васин понимает всю сложность ситуации и стоит перед выбором между Законом и Справедливостью. Глухарев в больнице на грани жизни и смерти. Выживет ли он - в этом состоит недосказанность второго сезона.

«Глухарь-3» — это продолжение сериала «Глухарь». 3 сезон, так же, как и первые два, является набором историй, но, в отличие от первых двух сезонов, идет «блоками» по 8-10 серий. Съёмки начались в январе 2010 года. Премьера состоялась 13 октября на ТРК «Украина (была показана 49 серия)». Продолжение сериала — «Глухарь. Возвращение» часть вторая — начали показывать с 21 февраля 2011 года в 20:15 по московскому времени на телеканале НТВ (показ был приостановлен, вместо этого стали повторно показывать серии предыдущих сезонов). Последнюю серию «Глухарь. Возвращение» показали 28 октября 2011 года на НТВ и 3 ноября 2011 года — на канале «Украина».

Глухарёв поправился после тяжёлого ранения и, получив звание майора юстиции, работает на должности Начальника СО. Только с каждым месяцем и ему, и Тарасову, и Антошину всё сложнее находить себе и их работе оправдание, потому что мир оказывается мрачнее и сложнее, чем можно было представить. Преступники злы и циничны, но «люди в погонах» далеко не всегда выигрывают в сравнении с ними. Карпов «жестит» район, Тарасов начинает терять свои идеалы, Антошин начинает потихоньку спиваться. Но несмотря ни на что, они ещё как-то находят в их работе что-то светлое. В конце третьего сезона начальник ОВД «Пятницкий» подполковник Карпов расстреливает людей на улице — проведена параллель с небезызвестным майором Евсюковым, а майор Глухарёв выступает с обращением к милиции и народу — параллель с выступлением майора милиции Дымовского.