Kardeşler Araştırma, kendilerini gizli bir devlet operasyonunun içerisinde bulan dedektif kardeşlerin hikayesini konu ediyor. Orhan ve Erhan, Londra’daki sıradan bir soruşturmayı tamamlayıp Türkiye’ye döndüklerinde kendilerini beklenmedik bir durumun içinde bulurlar. Devlet destekli, son derece hassas bir gizli görev için görevlendirilen iki kardeş, kısa sürede İngiliz bir diplomatla bağlantılı karmaşık bir olayın merkezine çekilir. Görünüşte basit başlayan bu görev, ülke gündemini ve siyasi dengeleri etkileyebilecek geniş bir ağın ortaya çıkmasına yol açar. Dedektif kardeşler, bu tehlikeli süreci çözmeye çalışırken hem zekalarını hem de cesaretlerini sınayan olaylarla karşı karşıya kalır.