À Barcelone, un petit avocat est engagé pour effectuer une recherche de paternité. L'affaire qui lui est confiée comporte d'emblée de nombreux points obscurs. Tout d'abord, Mireia, sa cliente, lui demande d'entamer une enquête de la part d'une amie qui a disparu. D'autre part, le seul élément tangible dont elle dispose au sujet du père de l'enfant, Ramón Masnou, est une liasse de lettres qu'il a adressées à son amie. Cette correspondance va constituer le point de départ de l'enquête. Parallèlement, un attentat est perpétré contre un général franquiste, un autre général est assassiné, ce qui vaudra à notre avocat bien des ennuis avec la police, car l'arme du crime se trouve appartenir à Isabel Costa, l'amie de Mireia.
Première apparition de l'inspecteur Méndez dans l'œuvre de Ledesma, Le dossier Barcelone est un roman complexe qui tente de décrire la dure réalité quotidienne barcelonaise pendant la période de transition du franquisme à la démocratie.