Действие сериала «Палач» происходит в 1965 году. Майор Иван Черкасов (Андрей Смоляков) и лейтенант Софья Тимофеева (Марина Александрова), известные зрителям по «Мосгазу», ведут новое расследование — убийства семнадцатилетнего Петра Яковлева на окраине Москвы. В ходе работы над делом майор Черкасов узнаёт, что Яковлев готовил материалы о ветеранах войны и, вероятно, раскопал неизвестные факты о прошлом преступника.
В основе фильма «Палач» лежат реальные события, происходившие во время Великой Отечественной войны. В 1941 году санитарка Антонина Макарова, вошедшая в историю как Тонька-пулемётчица, оказалась на оккупированной территории, где поступила в полицию и добровольно исполняла смертные приговоры, казнив около 1500 человек с особой жестокостью. В конце войны Макарова достала фальшивое удостоверение медсестры и больше тридцати лет скрывалась под чужим именем. Летом 1978 года она была арестована и расстреляна по приговору суда.
Кроме героев Смолякова и Александровой, в расследовании принимают участие уже знакомые зрителям персонажи Алексея Бардукова и Юрия Тарасова, а также новая героиня, журналистка Оксана (Мария Андреева).
«Моя героиня постоянно влезает куда надо и куда не надо, — объясняет Андреева. — Иногда именно её сумбурные сообщения, переполненные юношеским максимализмом, пускают расследование Черкасова по правильному следу. Вдобавок она влюбляется в сыщика, и это тоже один из двигателей сюжета. По секрету скажу, что Оксана останется и в третьей части „Мосгаза“ под названием „Госзнак“, которая снимается сейчас».
В сериале «Палач» также снимались Виктория Толстоганова, Юлия Пересильд, Владимир Юматов, Светлана Ходченкова (её героиня только что вышла из тюрьмы за дело «Мосгаза»). В некоторых сценах задействованы местные жители Ярославля, Рыбинска и других окрестных городов. Коллекционеры ретро-автомобилей из Мышкина предоставили для съёмок фильма несколько старинных машин и даже собственноручно собрали из оригинальных материалов две копии немецких мотоциклов BMW-R71.
