在过去几年里屡次接触离奇案件的贝冢北署女警内海薰（柴崎幸 饰），被上级派往美国一处事件频发的城市进行为期一年的研修。经草薙（北村一辉 饰）推荐，毕业于帝都大学法学系的美女高材生岸谷美砂（吉高由里子 饰）被调来接替内海的职位。美砂正义感爆棚，虽是毫无建树的新人，却极度自信且言辞犀利，性格令人难以招架。
适逢此时，新兴宗教团体“苦爱会”教主连崎至光（大泽隆夫 饰）涉嫌“念力杀人”的案件骤然发生，促使美砂不得不求助帝都大学物理学教授汤川学（福山雅治 饰）。坚信“万事皆有因”的汤川再度大展身手，圆满揭开了案件背后的秘密。尽管美砂对汤川的态度颇有微词，但接踵而至的一系列诡异案件，仍将这个高傲的女孩与“神探伽利略”紧密捆绑在一起。
时隔六年，最新的组合再度启程，携手破解一宗宗怪异难解的离奇谜团。本剧根据著名推理小说家东野圭吾的原作改编。
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