В центре сюжета сериала "Семейный детектив" - история двух поколений одной семьи: отца Николая Михайловича Гордеева и его сына Евгения Николаевича, которые живут в уютном доме на окраине небольшого города в Центральной России. Николай Михайлович, уже перешагнувший шестидесятилетний рубеж, всю свою жизнь посвятил службе в милиции и знает всех жителей города, как никто другой. Его жена Галина Семеновна, бывшая учительница истории, также на пенсии, но их отношения отличаются от соседей - между супругами сохраняется крепкая любовь и взаимное влечение.
Евгений Николаевич пошел по стопам отца, став оперативным работником. Его карьера в милиции складывается успешно, однако личная жизнь оставляет желать лучшего: его жена ушла к лучшему другу, что стало тяжелым ударом для Евгения. Он погружается в работу с головой, стараясь забыть о своем несчастье и постоянно берет на себя рискованные задания, вызывая беспокойство у коллег.
Одной из таких коллег является Екатерина - молодая следовательница, которая тайно влюблена в Евгения с детства. Она не показывала своих чувств до тех пор, пока жизнь Евгения не изменилась, и теперь видит шанс быть рядом с ним.
Вместе, под одной крышей, Гордеевы поддерживают друг друга: Николай Михайлович делится мудростью и жизненным опытом, а Евгений - силой и решимостью молодости. Они помогают друг другу не только советом, но и делом, решая повседневные проблемы и сложности, которые возникают в их жизни и службе.
Сериал показывает, как взаимоподдержка и любовь внутри семьи помогают героям преодолевать трудности на личном фронте и в профессиональной деятельности.