In 1961 kwam toenmalig secretaris-generaal van de Verenigde Naties Dag Hammarskjöld om bij een vliegtuigongeluk in Congo. Destijds werden al enkele vraagtekens bij het ongeluk gezet en opzet vermoed. Dit is echter nooit bewezen. In deze documentaire probeert Mads Brügger sluitend bewijs te vinden. Tijdens een jarenlange zoektocht en na vele mensen gesproken te hebben lijkt Brügger het bewijs te leveren dat Hammarskjöld wel degelijk vermoord is. Brügger stuit echter op een misdaad die nog vele malen grootschaliger en schokkender is dan de moord op de VN-chef.
Aan het begin van de film waarschuwt Brügger voor het feit dat zijn onderzoek één van de grootste en meest krankzinnige moordmysterie aller tijden betreft. Brügger en zijn kompaan Göran Björkdahl zitten zo diep in de materie dat het soms lijkt of ze één grote complottheorie presenteren. Toch waakt Brügger hier telkens voor. Met uiterst reflectieve inzichten en een heldere opbouw legt de regisseur bekwaam de feiten op tafel. Cold Case Hammarskjöld is opgebouwd uit verschillende hoofdstukken die beginnen met een soort korte samenvatting. In elk hoofdstuk is Brügger zelf te zien op twee verschillende hotelkamers in Afrika met Afrikaanse secretaresses, waarin hij een lopend verhaal van het geheel probeert te breien. In de film zelf reflecteert hij ook weer op de keuze van deze secretaresses; Brügger deed dit met name omdat hij op een dood spoor zat in de zaak en toch nog iets van een spannend verhaal wilde neerzetten. Waarom het twee verschillende secretaresses achter een typemachine moesten zijn zegt de Deen zelf ook niet te weten.
Cold Case Hammarskjöld presenteert een bizar verhaal van geheime diensten, huurlingen en rebellen. Met elke nieuwe wending wordt het verhaal alleen maar krankzinniger. Als Brügger en Björkdahl op het spoor komen van het South African Institute for Maritime Research (SAIMR) drijft een wel zeer duister verleden naar boven. Met hun harde werk en het overwinnen van obstakels hebben ze veel weten te ontrafelen. Het is dan ook een waar genot om deze twee koppige Scandinaviërs aan het werk te zien in de felle zon van Congo om daar een vliegtuigwrak te lokaliseren. Naast het krankzinnige verhaal blinkt Cold Case Hammarskjöld uit in het experimenteren met het genre. Het wat vreemde experiment met de Afrikaanse secretaresses werkt bijzonder goed. Daarnaast zijn flarden van de documentaire geanimeerd. Het betreft situaties waar geen beelden van bestaan. In feite giswerk dus. Ook deze animaties tillen de film naar een hoger niveau. Brügger biedt met Cold Case Hammarskjöld een zeer spannende en experimentele zoektocht met een bizarre uitkomst waarin hij niet schroomt om zijn eigen rol als documentairemaker te bekritiseren. Het resultaat is een unieke documentaire.