Tandis que Halstead doit s'adapter à sa nouvelle coéquipière, Hailey Upton, et accepter le départ d'Erin Lindsay, Burgess reprend du service. De son côté, Voight fait appel à son ancien collègue Dawson, qui se laisse convaincre de revenir travailler au sein de l'équipe du district 21. Enquête sous couverture, meurtres et autres trafics de drogue font le quotidien du travail des policiers, qui composent entre leur travail et leur vie privée. La série passe le cap symbolique du 100e épisode au cours de cette 5e saison, la dernière avec Elias Koteas au générique. Quinton Kane, un dealer, est accusé du meurtre de ses parents par Ryan, qui lui-même meurt peu après. Upton est appelée à collaborer avec Sean Mac Grady , un ancien des stups qu'elle n'apprécie guère. Lorsque celui-ci est abattu, Voight soupçonne immédiatement Kane, mais il a un alibi. Pourtant, son sang est retrouvé sur la crosse de l'arme qui a tué Mac Grady. Bien qu'il clame son innocence, Kane est arrêté. Upton découvre alors qu'un flacon de sang congelé appartenant à Kane a été dérobé au laboratoire de la police...