Basierend auf einem realen Fall erzählt "Tödliche Verbindungen" von zwei Provinzpolizisten, die im Bad Tölz des Jahres 1978 einen mysteriösen Todesfall aufklären sollen: Eine Frau ist an einer Blausäurevergiftung gestorben, wobei die Indizien weder auf Mord noch auf Selbstmord hinweisen. Die Kommissare Degenhardt und Hartmann stehen vor einem Rätsel. Schritt für Schritt aber gelingt es den zwei Männern, deren gegensätzliche Charaktere immer wieder für Zündstoff sorgen, Licht ins Dunkel des Falls zu bringen.