« Pretty Little Liars : Killer » est l’histoire d’un groupe d’adolescents qui sont obligés de résoudre le mystère qui se cache derrière la mort de leur ami Ali. Le récit commence par un souvenir collectif du jour où les cinq filles se sont rencontrées, lorsque quatre d’entre elles (Emily, Hanna, Spencer et Aria) tentent de voler le morceau de drapeau de l’école d’Ali. Cependant, ils découvrent qu’il a déjà été volé. Après la mort d’Ali, aujourd’hui, les filles pensent avoir vu dans les bois le corps de Ian, le suspect injustement accusé du meurtre. Cependant, ils reviennent et découvrent que le corps a disparu.
Pendant ce temps, chaque fille a ses propres problèmes personnels à régler, tandis qu’elles continuent de recevoir des SMS et des e-mails harcelants de « A », une source anonyme. Aria a emménagé avec son père et sa jeune petite amie enceinte, après que le petit ami de sa mère a commencé à la harceler. Emily est bisexuelle et sort avec un garçon dont la mère en veut à elle. Pendant ce temps, Kate, la demi-soeur d’Hanna, tente de reprendre sa vie en main, et ils se disputent tous les deux le même garçon, Mike (le frère cadet d’Aria). Finalement, les parents de Spencer ont été très froids avec elle et elle en est venue à croire qu’elle était adoptée, traquant finalement sa mère biologique jusqu’à une femme de New York, qui veut la rencontrer.
Aria entame également une romance avec le frère d’Ali, Jason, qui est étrange mais beau. Il s’enfuit cependant lorsqu’Aria l’invite à l’ouverture d’une galerie dans un ancien foyer pour garçons perturbés, qui est maintenant un hôtel. Pendant ce temps, la romance d’Emily avec Isaac est mise à l’épreuve lorsqu’ils ont des relations sexuelles et sa mère les surprend peut-être, et menace plus tard Emily. Au début, il refuse de la croire, mais confronte plus tard sa mère et découvre qu’Emily disait la vérité. Au même moment, Spencer, utilisant l’ordinateur de sa sœur, reçoit des messages d’Ian, confirmant qu’il est toujours en vie. Elle est préoccupée par Olivia, sa mère biologique, qu’elle a rencontrée à New York et qui souhaite qu’elle s’y installe elle aussi. Après avoir appelé l’agent immobilier d’Olivia, Spencer découvre que tout cela était un canular et que tout l’argent de ses études a été volé.
Le soir de l’ouverture de la galerie, tout culmine et les filles réalisent séparément divers éléments qui, ensemble, les amènent à se rendre compte qu’un policier, l’agent Wilden et Jason ont dû assassiner Ali ensemble. Une fois qu’Ian l’a confirmé par ordinateur, quelqu’un essaie de mettre le feu aux bois et aux filles. Dans la foulée, alors que tout le monde est en sécurité, les filles se rendent compte que quelqu’un les a rejoint : Ali.