El 11 de agosto de 2008, Marie, de dieciocho años, informó que un hombre enmascarado irrumpió en su apartamento cerca de Seattle, Washington, y la violó. A los pocos días la policía e incluso los más cercanos a Marie desconfiaba de su historia. La policía rápidamente giró y comenzó a investigar a Marie. Frente a las inconsistencias en su historia y las dudas de los demás, Marie se rompió y dijo que su historia era una mentira, una oferta de atención. La policía acusó a Marie de denuncia falsa, y la tacharon de mentirosa.
Más de dos años más tarde, la detective de Colorado Stacy Galbraith fue asignada para investigar un caso de agresión sexual. Describiendo el crimen a su marido esa noche, Galbraith se enteró de que el caso tenía un parecido inquietante con una violación que había tenido lugar meses antes en una ciudad cercana. Ella unió fuerzas con el detective en ese caso, Edna Hendershot, y los dos pronto descubrieron que estaban tratando con un violador en serie: un hombre que fotografió a sus víctimas, amenazando con publicar las imágenes en línea, y cuyos pasos calculados para borrar todas las pruebas físicas sugerían que podría ser un soldado o un policía. A través de un meticuloso trabajo policial, los detectives eventualmente conectarían al violador con otros ataques en Colorado y más allá.
Basado en archivos de investigación y extensas entrevistas con los directores, Unbelievable es una historia serpentina de dudas, mentiras y una búsqueda de justicia, revelando la inquietante verdad de cómo se investiga la agresión sexual hoy en día, y la larga historia de escepticismo hacia las víctimas de violación.