Juliette est une ancienne policière devenue religieuse sous le nom de Sœur Thérèse. Son ex-mari, le lieutenant de police Gérard Bonaventure, fait souvent appel à elle pour l'aider à résoudre des affaires criminelles, ce qu'elle accepte, soutenue par la Mère supérieure de son couvent, férue de romans policiers. Lucie, la compagne de Bonaventure, désapprouve quant à elle les incursions de Juliette dans sa vie.
Bonaventure est généralement assisté par Gabriel, dont chaque visite au couvent est l'occasion de voir Sœur Clémence et, après le départ pour l'Afrique de celle-ci, Sœur Florence, dont le charme ne le laisse pas indifférent.
Après le départ de Gabriel, Gérard a un nouveau stagiaire, Brice, qui fait craquer Sœur Suzanne.
Les religieuses doivent par ailleurs faire face à un propriétaire véreux désireux de récupérer son terrain, Monsieur Roche.
Pour payer les loyers de leur couvent du Moulin du Prieuré, les nonnes fabriquent des couettes en plumes d'oie faites à la main, qu'elles vendent sur le site www.soeurtherese.com.
Changement de régime (2) : Gérard débarque au couvent en pleine nuit, tenant dans ses bras sa nièce Christine, que l'on a tenté d'assassiner. En fouillant l'appartement qu'elle partage avec une scientifique, ils vont découvrir une chose à laquelle ils ne s'attendaient pas... Sœur Thérèse et Gérard retrouvent la colocataire de Christine assassinée.
Jardin secret (3) : une jeune femme a disparu, avec son petit-ami, laissant son fils à sa grand-mère. Tous deux habitaient un camping-car, à côté d'un voisin un peu étrange...
Retour de flammes (4) : une femme porte plainte contre Gérard, pour viol. Et quelques jours après, elle est retrouvée assassinée. Gérard étant écarté de l'affaire, sœur Thérèse tente de l'innocenter.
Sang d'encre (5) : après avoir reçu plusieurs menaces ignorées par la police, un homme est assassiné. Son corps a disparu. Seuls des litres de sang sont retrouvés chez lui. Mais quelque chose ne colle pas, et sœur Thérèse veut trouver quoi...
Au nom du père (6) : le père Bernard a été assassiné dans sa propre église. Il s'occupait de réinsérer des toxicomanes. Sœur Thérèse mène l'enquête, se basant sur un étrange mot laissé par l'assassin, et elle découvre une affaire similaire, dans laquelle l'amante du mort s'était accusée...
Marché conclu (7) : Léo Parly a été tué sur un marché. Sa nièce Zazie, dix-sept ans, demande de l'aide à sœur Thérèse. Celle-ci part sur la piste de t-shirts contrefaits, tout en tentant d'aider Zazie à régler ses problèmes familiaux...
Péché de gourmandise (8) : un chef cuisinier a été assassiné dans la cuisine de son restaurant. Justement, la veille, il s'était disputé avec l'un de ses cuisiniers. L'arme du crime est introuvable. Gabriel et Gérard se disputent, et le jeune lieutenant part enquêter avec sœur Thérèse, énervant Gérard au plus haut point.
De main de maître (9) : un jeune peintre est mort après une dispute avec sa petite amie. Celle-ci est persuadée qu'elle l'a tué sans le faire exprès. Mais Sœur Thérèse veut à tout prix prouver le contraire. Pour elle, l'explication est plus loin.
Meurtre en sous-sol (10) : la chaudière du couvent est en panne. Sœur Suzanne tente de réparer en vain. En cassant les murs du sous-sol, elle découvre en présence de Sœur Thérèse un cadavre « enterré » depuis dix ans. Jacky Roche propriétaire du couvent ne semble pas tout à fait blanc dans cette affaire... Par la suite Sœur Thérèse et Gérard Bonaventure apprennent qu'il s'agit de Natacha Petrovitch ancienne propriétaire du couvent acheté par monsieur Roche pour y découvrir un trésor « le trésor des Petrovitch ».
Tombé du Ciel (11) (départ de Sébastien Knafo) : en livraison de couettes, les sœurs s'égarent ! Elles s'engagent dans la cour des Transports Ballant quand au même moment un cadavre tombe d'une terrasse sur le capot de leur voiture. Au couvent, les sœurs ont la visite d'un prêtre. Ce dernier a fait promettre à Sœur Thérèse de ne plus enquêter mais elle décide malgré tout de retrouver l'assassin.
Une affaire de cœur (12) (arrivé de Guillaume Delorme) : Bonaventure relance son ex-femme et partenaire, sœur Thérèse, dans une enquête qui la touche de près : l'agression d'une consœur trouvée gisante au fond d'une baignoire.
L’assassin est parmi nous (13) : un chinois frappe à la porte du couvent. La mère supérieure reconnaît Cheng qui fait du ménage par intérim chez Métalnet, affolé par la découverte du cadavre du directeur de l'entreprise.
Thérèse et le voyant (14) : Sœur Thérèse assiste à la vision d'un voyant à un studio de radio qui annonce en direct la mort d'un libraire. La prédiction se révèle être vraie puisque Sœur Thérèse, en arrivant à la librairie de M. Hermelin, le trouve mort.
Meurtre au grand bain (15) : le capitaine Bonaventure et Sœur Thérèse enquêtent sur le meurtre d'une jeune nageuse.
Juliette est de retour (16) : tombant d'un escabeau, Sœur Thérèse est victime d'amnésie. Elle a en oublie sa vie de religieuse et se croit revivre dix ans auparavant à l'époque où elle était policière et épouse du capitaine Bonaventure. Elle tente malgré tout de retrouver la mémoire.
Gros lot (épisode 17 diffusé le sur TF1) : le duo mène l'enquête sur le meurtre d'un chauffeur de taxi, récent donateur du couvent.
Crime d'amour (18) : le couvent change de mère supérieure, plus austère et revêche. Le courant passe mal avec les sœurs du couvent. En parallèle, Bonaventure, quitté par sa compagne, sauve une fille du suicide, et cette dernière commence à devenir plus pressante. En plus, il doit s'occuper du meurtre d'un coiffeur renommé.
Pardon ma sœur (épisode 19 diffusé le sur TF1) : Michael Mercier a été retrouvé mort sur son bateau. Un sosie de Sœur Thérèse quitte le bateau. On saura par la suite qu'il s'agit de Monique Derbès sœur jumelle monozygote de Sœur Thérèse.
Réussir ses rencontres.fr (épisode 20 diffusé le sur TF1) : branle-bas de combat au Couvent. La Mère Supérieure attend l'arrivée imminente d'Astrid sa petite nièce qu'elle n'a pas vue depuis cinq ans. Parallèlement, Benoît Morin, patron de « réussir ses rencontres.fr », célèbre site de rencontres sur Internet, débarque en panique à la PJ afin de signaler une découverte macabre.
Sur le chemin de la vérité (épisode 21 diffusé le sur TF1) : partie faire son pèlerinage à Lisieux, Sœur Thérèse tombe sur un cadavre au bord de la route.
Dans sa jeunesse, Dominique Lavanant a réellement passé ses vacances dans un couvent fondé en Angleterre par sa grand-tante, et c'est ce qui a donné l'idée de ce personnage à Michel Blanc.
Le personnage de Monsieur Roche, qui occupait un rôle central dans les deux premiers épisodes, a vu son rôle diminuer par la suite, au point de ne pas apparaître dans certains épisodes. Son interprète, Philippe Khorsand, est mort le . Ce monsieur Roche n'est autre que le propriétaire du couvent, qui l'a acheté afin de découvrir un trésor comme on l'apprend dans l'épisode 10.
Après le départ de Sœur Clémence qui choisit d'accepter une mission en Afrique pour s'éloigner des tentations, Gabriel jette son dévolu, deux épisodes après, sur une nouvelle arrivante au couvent, Sœur Florence, malgré son chagrin d'amour.
Dans l'épisode 12, Gérard informe Sœur Thérèse que Gabriel a été muté à Lyon, et remplacé par un « simple » stagiaire, Brice. Si Gérard ne l'apprécie pas spécialement, ce n'est pas le cas de Lucie, qui a fait toutes ses études dans le même village que lui, à Neuvic. Dès sa première visite au couvent, il s'attire tout de suite la sympathie de Sœur Suzanne, qui était généralement chargée d'éloigner Gabriel des sœurs.
La série est rediffusée sur la chaîne internationale francophone TV5 Monde, sur des chaînes de la TNT, en 2012 et 2013 par exemple sur NT1 et sur TV Breizh en 2014.
Si la série a culminé à 9,9 millions de téléspectateurs en , l'audience est semble-t-il la raison de l'arrêt de la série. Les diffusions s'espacent sur les chaînes françaises, réalisant des audiences modestes (environ 6 millions de téléspectateurs).
Le dernier épisode lors de sa diffusion initiale avait réalisé seulement 17 % de parts de marché chez les ménagères.