Basierend auf dem gleichnamigen Bestseller erzählt Amber Frey: Zeugin der Anklage die aufwühlende Geschichte der Amber Frey (Janel Moloney aus "The West Wing"): vom Zeitpunkt, als sie dem Charme des redegewandten Scott Peterson erliegt, bis zum Moment, in dem sie in einem spektakulären Prozess gegen ihn aussagt. Verliebt in Peterson, kommt Frey langsam dahinter, dass sich hinter seinen angeblichen Reisen das Geheimnis um seine Ehe und das mysteriöse Verschwinden seiner schwangeren Frau Laci verbirgt. Als Laci tot aufgefunden wird und sich die düsteren Einzelheiten über Petersons Verwicklung in die Sache immer mehr verdichten, ringt sich Frey dazu durch, hinter seinem Rücken der Polizei bei ihren Nachforschungen zu helfen.