הסוכן הפדרלי ג'רמי רנר מגיע לשטח מרוחק בשמורת אינדיאנים כדי לחקור רצח מסתורי שהתרחש במקום. הנרצחת היא צעירה ילידת המקום, והחקירה מתנהלת בסביבה קשה ומבודדת, שבה החיים שזורים עם הטבע הקשוח והמסורת העתיקה של השבט. לצידו של הסוכן מצטרף צייד ומדריך מקומי, שמכונה לעזור לו לנווט בין המורכבויות של השמורה והקהילה המקומית. האיש המקומי, שמגלם את דמותו גראהם גרין (I), נושא עמו כאב עמוק מהעבר ומנסה למצוא גאולה דרך החקירה הזו, שמחברת בין טראומה אישית לסיפור הרצח.
החקירה מתקדמת לאט ובהדרגה מתגלים סודות אפלים שמסתתרים מתחת לפני השטח של השמורה. היחסים בין הסוכן הפדרלי לתושבי המקום מורכבים ומלאים במתח, שכן יש חוסר אמון בין הקהילות השונות והמשטרה הפדרלית. ג'וליה ג'ונס מגלמת דמות מקומית שמסייעת בחקירה ומביאה נקודת מבט נוספת על המתרחש. המתח גובר ככל שהסוכן והצייד מתקרבים לחשיפת האמת, והם נאלצים להתמודד עם סכנות פיזיות ונפשיות בשטח הקשה. הסיפור מתמקד לא רק בחקירת הרצח, אלא גם בהתמודדות עם טראומות עבר, בעימותים בין תרבויות ובמאבק על צדק במקום שבו החוק והמסורת מתנגשים. ג'רמי רנר וקלסי אסביל מביאים לידי ביטוי את המורכבות האנושית שבסיפור, כאשר כל צעד בחקירה מקרב אותם אל האמת הכואבת שמסתתרת בתוך הרוחות הקרות של השמורה. הסרט מדגיש גם את המציאות הקשה של אלימות כלפי נשים בשמורות האינדיאניות, נושא שלא זוכה לתשומת לב מספקת. דרך הדמויות והעלילה, מוצגת ביקורת חברתית נוקבת על התעלמות הרשויות והקשיים המשפטיים שמונעים צדק לתושבים המקומיים. בנוסף, הסרט מציג את היופי והקושי של הטבע הפראי, שמשמש רקע דרמטי לחקירה ולמאבקים הפנימיים של הדמויות. בסופו של דבר, "רוחות קרות" הוא סיפור על חיפוש אחר אמונה, תיקון אישי ותקווה, המשלב מתח, דרמה ורגש עמוק בסיפור אנושי מורכב ומרגש.
