Strax utanför Stockholm blir en ung kvinna påkörd av en bil och avlider. På ytan framstår det som en vanlig olycka, men journalisten Vanessa Bauer får ett samtal från en person som påstår att det bara är en liten pusselbit av något större. Något som involverar korruption, organiserad brottslighet och en hemlig sektion inom den svenska säkerhetstjänsten. Det som hindrar Vanessa från att avfärda det hela är att samtalet kommer ifrån en gammal bekant till henne, den rikskända försvarsadvokaten Linnea Karlsén.
Samtidigt fortsätter Lykkes träning under Veronicas vaksamma blick. Två år efter händelserna i Tunna blå når den ansträngda relationen mellan kvinnorna sin kulmen när Lykke träffar en ny vän, den unga ryskan Anya som påstår sig vara dotter till en mäktig oligark. Enligt henne bedriver fadern trafficking med bas i Stockholm, och använder sitt inflytande för att nästla sig in hos Stockholms maktspelare. Veronica tycker att det är för riskabelt, men Lykke svär att hon ska hjälpa sin nya vän till varje pris.
Kalla blå är det sista kapitlet i Blå-trilogin efter Bleka blå och Tunna blå. Det är en berättelse om lojalitet, spionage och frågan om ändamålen helgar medlen. Den handlar om tre karaktärer vars föreställningar om rätt och fel vänds upp och ner när de inte längre kan vara säkra på vilken sida de tillhör.