A série enfoca a vida pessoal e profissional de um grupo de cinco policiais do departamento de homicídios. A idéia é mostrar o que estes policiais costumam evitar como cair em discursos moralistas e também as dificuldades de trabalhar em uma das maiores cidades do mundo.

9mm: São Paulo não é apenas uma série sobre a profissão de policial; retrata os dramas pessoais, os problemas cotidianos e o caráter de cada investigador, e de que maneira sua vida fora da delegacia influencia na luta contra o crime. O delegado Eduardo (Luciano Quirino) vive sob intensa desconfiança dentro do departamento, a ser indicado ao cargo por seu sogro. Toda a pressão que ele recebe, imediatamente é repassada à sua equipe de investigadores.