Mauro si precipita a casa di Roberto per mostrargli la compromettente foto fdel Somalipress che ritrae Nina, Terenzi e Castaldo con il capitano Rea. Dall'immagine risulta evidente che il Capitano conosceva gli altri componenti del gruppo di malavitosi, e i sospetti che nutre Mauro su di lui sembrano quindi essere fondati. I due agenti corrono a casa di Giulia, dove però trovano lo stesso Davide Rea, che ha passato la notte con lei. Presi in contropiede, inventano una scusa e se ne vanno, chiedendo immediatamente ad Altieri l'autorizzazione per interrogare Castaldo. Il procuratore la concede, ma, non essendo a conoscenza degli ultimi sviluppi delle indagini, informa anche Rea dell'interrogatorio. Quando i due agenti arrivano in ospedale, Castaldo è già stato ucciso. Roberto e Mauro mostrano a Giulia la foro che ritrae il suo uomo con i tre criminali, ormai morti. Il Commissario, sconvolto, sospetta Rea dell'omicidio di Castaldo. Boni della Scientifica preleva dei lemdi di pelle presenti sotto le unghie della vittima. Giulia, sfruttando la sua intimità con Rea, riesce a procurarsi un campione del DNA di Davide, da confrontare con il reparto della scientifica. Nel frattempo, Anna e Luca indagano sulla scomparsa della giovane ballerina Cinzia Barbati. La ragazza trasferitasi a Roma dalla provincia per cercare di entrare nel mondo dello spettacolo, è ormai scomparsa da tre giorni. Di lei si sa solo che era alla vigilia di un lavoro importante come valletta della nuova trasmissione condotta dal presentatore Tv Gigi Anselmi. Anna interroga la sua migliore amica, Bianca, e la ragazza fa il nome del fidanzato di Cinzia, Manolo Galanti, che sostiene di non sapere che fine abbia fatto la sua ragazza. Confessa però di essere stato minacciato dall'ex di Cinzia, l'artigiano di ceramica Alessio Patti. Il ragazzo, interrogato, confessa che la loro storia si era chiuso per l'ossessione di Cinzia verso il mondo dela televisione, ma che lui non era ancora riuscito a dimenticarla. Anche lui dichiara di non sapere dove sia la ragazza. L'indagine ha una svolta quando Luca e Anna scoprono il motorino di Cinzia parcheggiato di fronte a casa del presentatore televisivo. Messo alle strette, Anselmi confessa di aver invitato Cinzia a cena: la ragazza, dopo essere andata a letto con lui, aveva scoperto che per il ruolo di valletta era già stata selezionata un'altra donna, e se ne era andata furiosa. Come se non bastasse, al suo ritorno a casa di Manolo, Cinzia aveva sorpreso il suo ragazzo a letto con la sua migliore amica. Bianca....e gli era crollato il mondo addosso. Luca e Anna la ritrovano impiccata in un camerino del set del programma di Anselmi. Nel frattempo, Vittoria e Ingargiola indagano sulla sorprendente scoperta di una piccola piantagione di Marijuana all'interno del parco di una residenza per anziani. I sospetti si concentrano inizialmente sul cuoco dell'ospizio, che già in passato aveva avuto problemi con gli stupefacenti. La verità invece risulta essere ben altra: a coltivare la canapa erano gli insospettabili vecchietti della casa di riposo, mossi tuttavia da un fine lodevole, cioè il tentativo di alleviare le sofferenze di una anziana signora residente nell'ospizio. Ugo, nel frattempo, riceve finalmente dall'Argentinta i documenti che autorizzano il suo matrimonio con Adele. Fuori di se dalla gioia consegna a Rea, giunto al X Tuscolano per una visita a Giulia, il fax della scientifica che atttesta che il DNA del Capitano coincide con quello dell'assassino di Castaldo. Il capitano capisce tutto, saluta Giulia frettolosamente e si allontana dal commissariato. Non appena realizzano cosa è successo, Mauro, Roberto e Giulia si precipitano nell'appartamento di Rea, che però è già fuggito...
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