Die psychiatrische Gutachterin Lisa Schieblon wird tot in ihrem Kofferraum gefunden. Alle Beweise deuten auf einen Mann, der bereits im Gefängnis sitzt. Doch stellen sich die Kommissare Tobler und Berg die Frage, ob er wirklich der Täter ist. Der Mordfall führt die Ermittler zum Schauinsland bei Freiburg, wo die Leiche entdeckt wurde. Schieblon arbeitete an einem Gutachten in der forensischen Klinik, die nun als zentraler Handlungsort dient.
Tobler und Berg ermitteln im Breisgau und sind seit 2017 als Ermittlerteam im Schwarzwald-Tatort aktiv. Die Schauspieler Eva Löbau als Franziska Tobler und Hans-Jochen Wagner als Friedemann Berg verkörpern die beiden Kommissare. Die Handlung des aktuellen Falls konzentriert sich zunächst auf Schieblons Ehemann, ebenfalls Psychologe, und die von ihnen geführte offene Ehe, die als potenzielles Mordmotiv betrachtet wird.
Das Hauptaugenmerk der Ermittlungen richtet sich jedoch schnell auf Hansi Pagel, einen Patienten der forensischen Klinik, für den Schieblon ein Gutachten erstellte. Pagel wird als Psychopath und potenzieller Täter im Fall Schieblon betrachtet. Die Ermittler stoßen auf Uneinigkeiten innerhalb von Pagels Familie, die seine Rückkehr nach Hause verhindern will. Der Tatort Schwarzwald „Letzter Ausflug Schauinsland“ zeigt sich mit vielen offenen Fragen und einem Ende, das die Zuschauer mit mehr Unklarheiten zurücklässt als zu Beginn des Krimis.