Woodrow F. Call is een door de wol geverfde premiejager die een paar zware klappen te verwerken heeft gekregen: zijn zoon is door een ongeluk om het leven gekomen en zijn ranch in Montana is een financieel fiasco geworden. Call wordt ingehuurd door Colonel Terry, een rijke spoorwegdirecteur uit New York. Call moet de gevreesde Mexicaanse bandiet Joey Garza opsporen en elimineren. Tijdens de achtervolging ontmoet Call bekende personages uit Lonesome Dove, zoals zijn trouwe kameraad Pea Eye en de ex-prostituee Lorena. Maar ook nieuwe personages passeren de revue, zoals de wat gezette en verlegen boekhouder Ned Brookshire, de vurige en aantrekkelijke moeder van Garza, en de beroemde spoorzoeker Famous Shoes. Calls meedogenloze achtervolging van Garza brengt beide mannen tot diep in Mexicaans grondgebied en leidt tot een krachtmeting tussen ervaring en jeugdige brutaliteit.
De serie was losjes gebaseerd op de Mercer Girls, de pogingen van Asa Mercer om beschaving naar het oude Seattle te brengen door huwbare vrouwen te importeren van de oostkust van de Verenigde Staten in de jaren 1860, waar door de verwoestingen van de Amerikaanse Burgeroorlog steden een tekort aan mannen achterlieten.
Lonesome Dove: The Series speelt zich af in het kleine westelijke stadje Curtis Wells en volgt eerst de romantiek en later het huwelijk van Newt Call en Hannah Peale, en de obsessie die Clay Mosby, die het grootste deel van de stad bezit, heeft met de jonge Hannah, die lijkt opmerkelijk veel op zijn overleden vrouw, Mary. Naast de getalenteerde vaste Canadese cast van Scott Bairstow, Christianne Hirt en Eric McCormack, bevatte de show ook de terugkerende spelers van Dennis Weaver als legende Buffalo Bill Cody, Diahann Carroll als herbergier en weduwe Ida Grayson, Paul Johansson als journalist en familie lid Austin Peale, en Paul Le Mat als Hannah's vader en de redacteur van de plaatselijke krant.