När tv-profilen Amelia Ekdahl kommer hem efter en sen inspelning hinner hon knappt uppfatta vad som hänger i trädet utanför villan i Gamla Enskede innan ett vasst föremål träffar henne i hjärtat. Hennes sista stund i livet betraktas av en porslinsdocka med långa, mörka ögonfransar, rosiga kinder och klarblå ögon.
Morgonen därpå vaknar utredaren Ulrika Stenhammar och journalisten Lovisa Ling upp tillsammans i ett bostadsområde fullt av poliser. Alla undrar samma sak: Vad betyder porslinsdockan i trädet? När dockor hittas även i anslutning till andra mord blir det uppenbart att det finns ett samband.
Ulrika och Lovisa dras in i utredningen från varsitt håll, men någonting knakar i deras relation och de är inte längre det sammansvetsade team de brukade vara. Lovisa börjar umgås med Dagbladets nya praktikant, och Ulrika bär på en hemlighet som tynger henne på flera sätt.
När mordgåtan närmar sig en lösning inser Ulrika att hon är djupare inblandad i fallet än hon anat – och att tiden är knapp om mördaren ska hindras från att fullborda sitt verk.
Dockleken är den tredje delen i serien om Ulrika Stenhammar och Lovisa Ling, som inleddes med den hyllade Ärren vi bär.