La desconocida narra la historia de una mujer (Ana Rujas) que, amordazada y maniatada, es hallada por la policía dentro de un contenedor en el puerto de Barcelona. Incapaz de recordar su identidad, es trasladada al hospital, donde su vida vuelve a estar en peligro tras un intento de asesinato. La detective Anna Ripoll (Candela Peña) es asignada para investigar este enigmático caso junto al oficial Quique Zárate (Pol López). Juntos se embarcarán en una carrera a contrarreloj por descubrir la identidad de esta misteriosa mujer y los secretos ocultos en su memoria.