Thomas er en ung, succesrig modefotograf i 60´ernes "swinging London". Han har sit eget studio, hvor han herser rundt med sine modeller, men af og til prøver han også at indfange "virkeligheden" med sit kamera. En dag fotograferer han et par i en park, og da han forstørrer billederne, opdager han, at han måske har filmet et mord.
To mænd og en kvinde findes myrdet i Gorky Park. Deres ansigter er ukendelige, så Arkady Renko's eneste spor i den makabre mordsag er den smukke Irina. Hun har i hvert fald kendt ét af ofrene og ligger måske inde med nøglen til mysteriet. Renko går, med hjælp fra en amerikansk politimand, i gang med efterforskningen. Selv om han ved, nogen mener, hemmeligheder kun kan sikres på én måde.
