Le protagoniste est le Docteur Cal Lightman, psychologue expert en détection de mensonges par l'analyse de micro-expressions. Ses services sont mis à profit pour des enquêtes criminelles et civiles, particulièrement difficiles, dont il détient chaque fois la clé. Le premier épisode de la série montre l'interrogatoire d'un membre du parti nazi aryen américain. L'interrogateur sait que le prisonnier a déposé une bombe dans une église fréquentée par les Afro-Américains, mais il ignore quelle église et son prisonnier ne répond pas à ses questions. Mais la micro-expression de plaisir quand il entend le nom de l’église que le FBI s'apprête à fouiller suggère que ce n'est pas la bonne. Sa micro-expression de fureur quand le nom d'une autre église est prononcée suggère que c'est celle qu'il faut perquisitionner. (C'est le même procédé utilisé au Moyen-Orient lorsqu'un suspect est interrogé sur l'emplacement d'une arme ou bien d'une bombe).