曾经历过凄惨案件的真野礼二(锦户亮 饰)是警视厅科学搜查研究所的法医研究员。他秉持“鉴定结果就是真相”的信念，拥有广博的知识和高超的鉴定技术，以及与众不同的着眼点，周围的人对他的实力评价很高，但是，他没有团队协作精神，如无必要绝不与人合作，所以在科搜研内部是个似有若无的存在。

某天，真野的上司、法医科的科长海冢律子(小雪 饰)把新人研究员泽口介绍给相乐一臣(山崎树范 饰)、市原浩(远山俊也 饰)、水泽英里(冈崎纱绘 饰)等法医研究员。泽口在大学研究的是遗传学，受大学前辈律子之邀加入科搜研。不过，她对于处理仿佛遥远世界发生的杀人案感到不适应。

就在此时，警视厅搜查一科刑警虎丸良平(船越英一郎 饰)与猪濑祐人(矢本悠马 饰)，以及鉴定员冲田彻来访。他们是来问案发现场发现的被切断的左手的鉴定结果的。负责鉴定的真野说从附着物中检测出了珪藻和比正常值高于20倍的锰。虎丸听后，马上决定搜查多摩川。

而真野却说虎丸在多摩川里什么也找不到。虎丸斜眼看着真野，问他有何想法。真野一边慢条斯理地做着临场准备，一边指出应该去域内生长着特殊珪藻，并且有猛矿的日原川。对于真野的任性举动，研究员们颇有微辞，律子指示泽口与真野同行，顺便宜多学几招。

到达现场后，真野与泽口发现了被肢解的女性尸体。而且土里还半埋着一枝花。经司法解剖，尸体被切成了一百块，死因是心脏被利器刺中，失血而死。死亡时间推定为四天前的深夜。死者身上还有生前被长时间施暴的痕迹。这时，一个叫五十岚鹤子(森口瑶子 饰)的女性来到警局，称死者可能是她的女儿。

与她同来的还有她的再婚对象、著名教育评论家康信。

虎丸良平(船越英一郎 饰)委托真野礼和泽口为东凛大学医院外科医生真田和寿(名高达男 饰)被杀案作DNA鉴定。安全件发生在庆祝真田就任教授的派对上。真田离席后就再没回来，他的女儿有里去找他，结果发现父亲从休息室的阳台坠落身亡。当时，有里看到有个男人从现场逃走。

真田的脖子上有刀伤，逃走的男人经过的道路上留有血痕。而且，阳台的栏杆上有真田的鞋印。从这些状况来判断，大约是犯人用刀刺真田时，却因真田反抗而受伤，真田想跃过栏杆逃走，结果被犯人推了下去。警方根据防盗录像拘捕了嫌疑人宫永涉。

虎丸觉得只要现场采集的血样与宫永的DNA一致，案件就算解决了。然而，对比结果却是不一致。搜查一科科长江波清志(筱井英介 饰)命令虎丸在一周内抓到真凶，否则就解散他的搜查班。虽然受到上司叱责，虎丸仍坚信宫永就是凶手。真野带泽口到案发现场进行重新彻底调查。

不过，因为工作压力大，再加上长期睡眠不足，泽口竟昏了过去。

真野受托为被勒死的九岁女孩松户可可做相关鉴定。可可与同学三岛唯一起到公园内被他们当成“基地”的林子里玩耍。傍晚时，小唯先回了家，而可可的母亲报警称女儿没有回来。第二天早上，可可的遗体被人发现。死因是窒息。

另外，曾有人报告说被害者所就读的小学附近有可疑人物出没。真野与泽口对遗体上的附着物进行鉴定。他确认被害者生前没有被施暴的痕迹。这时，虎丸的前辈刑警鹤见茂找到虎丸。他在追查二十年前和十年前发生过的连续杀害幼女案，而这次的案件的犯罪手法与以前的案子相同，所以他来找虎丸搜集情报。

实际上，鹤见十年前曾锁定一个嫌疑人西内智幸，但因为证据不充分，无法逮捕西内。而那个西内正是可可经常去的儿童馆的志愿者。虎丸去见可可的双亲——志津香和直树。但是，志津香和直树二人互相推卸责任，大吵起来。这时，真野等人为了搜集证据来到案发现场。

在那里，真野注意到树枝被折断了，于是，他开始在周围进行调查，结果找到了被丢弃的烟蒂。从烟蒂上提取的DNA与西内的DNA一致。

有人发现了科搜研法医研究员相乐的哥哥浩司的遗体。发现遗体的地方是浩司的公寓，第一发现人就是接到公寓房东说联系不上浩司而来到公寓的相乐。浩司是颈动脉被切断导致失血过多而死，凶器是房间里的菜刀。屋内乱七八糟，浩司的钱包和存折都不见了。

真野和泽口接到临场邀请后来到现场。虎丸说遗体除了脖子上的伤外没有其它伤口，所以应该是熟人作案，然后伪装成强盗杀人。真野的鉴定结果，表明室内没有发现除了被害者以外的DNA。但是，真野在收纳箱的抽屉内发现了一滴飞沫状血痕。

这似乎表明，就像虎丸所主张的那样，犯人杀了浩司后，为了伪装成强盗杀人而把房间搞乱，结果在抽屉里留下了血痕。在接受询问时，相乐说自己已数年没有去浩司见面了。浩司谎话连篇，跟家人和朋友借了很多钱，相乐自己也借给他三百万。

相乐还说浩司是那种死了活该的坏蛋。浩司留下了借钱的对象和金额。虎丸以那张表为基础排查嫌疑犯。与此同时，警方发现浩司买了三千万的定期人寿保险，这个月保险到期。虎丸怀疑起保险的受益人、浩司的前妻千寻。不过，千寻作证说，警方找到的是一张旧的保险证券，受益人申就改成了浩司的叔母，而叔母三年前就去世了。

泽口向接受完调查回来的相乐报告说犯人弄乱了房间。而相乐却生气地批评真野和泽口没接到委托就做鉴定是多此一举。这时，警方从浩司的手机通话记录中发现，案发三天前，相乐和他通过数次电话。而且，那天二人见过面。

真野从虎丸那里收到一份鉴定委托。黑鹰山的山路附近出现一具遇害者的遗体。被害者是在小吃店工作的海东奈津美。死因是头部受到沉重打击造成脑挫伤，已经死了三天。另外，警方在遗体周围发现了不属于被害者的毛发。泽口对毛发进行了DNA鉴定，发现它属于18年前遭绑架后下落不明的幼儿。

18年前发生的“鹤竹町幼儿绑架事件”中，母亲岛本彩花在超市购物时一时分神，结果女儿小柳被拐走。彩花与孩子的父亲岛本彰按照绑架犯的指示送上了赎金，但是据说小柳所在的小屋里却没有她的踪影，取而代之的是一具男性尸体。

死者是黑社会成员神崎彻，他被认为是绑架犯。岛本夫妇此时才报了警，结果，小柳从此下落不明。赎金也不知去向，杀死神崎的人也没有找到。彩花至今仍在街上散发寻人启事。虎丸把找到小柳下落的事告诉了她，请她协助警方调查。

就在这时，警方了解到奈津美18年前也住在鹤竹町。另一方面，泽口正准备第二天歇班，真野却对她说如果没有其他约会，就陪他去个地方。

真野接到身份不明人士打来的电话，对方称关于真野的哥哥的事他有话要说。真野到指定地点等着那个人。然而，什么人也没等到。这时，河边出现一具无家可归者的尸体。被害人是新妻大介，他上高三时失踪后就再无踪影，也没有人请求搜寻他。

他的死因是溺水，肺和喉咙、鼻子里残留着液体，但是，他的身体却没被浸湿的痕迹。而且，现场遗留着一只沾有血迹的军用手套。虎丸请科搜研的海冢来现场检查从尸体中采集的液体和军用手套。海冢把此事交给英里。但是，冲田等人认为案发现场周围有许多流浪汉，让年轻女性去检查不妥。

所以，任务落到真野头上。另一方面，军用手套上有数个小洞，沾着一个男性、两个女性的血液，血是很久以前留下的，但这些血液与数据库中的样本对照后仍不能确定属于谁。对手套内侧找到的皮肤碎片进行DNA鉴定结果表明碎片既有被害者的，也有别人的。

真野在现场周围进行搜查，收集了下水道中的水。一个叫早川尚文的人带着花到这里。早川自称是新妻高中时的班主任。虎丸向他询问新妻失踪的理由。早川说新妻的朋友杀了家人后自杀，新妻因为那件事受了刺激。而那个案子正是25年前真野家人被杀的“武藏野灭门案件”。

真野得知25年前被杀害的、还在上高中的姐姐仁美当时怀孕了。他去找哥哥义一、姐姐仁美就读的高中的教师早川，打听姐姐的事。泽口应英里以及科搜研物理科的坂上亚希之邀参加联谊。在回家的路上，她们在公园目睹一个女性被几个男人纠缠，忙上前相助。

那些男人得知泽口是科搜研的研究员后就逃跑了，然而，被骚扰的女性也不见了踪影。另一方面，搜查一科的江波命令虎丸去协助调查都议会议员伊集院和明的秘书发生的交通事故。伊集院的秘书住井叶子开车撞死了一位深夜在路上徘徊的老年痴呆症患者。

而伊集院当时也在车上。虎丸开始与辖区的刑警柏原依子一起调查，他托真野调查发生事故的车辆。虎丸怀疑驾车的人不是叶子，而是喝了酒的伊集院。实际上，从事故发生到报警有一个小时的空白期，在这期间伊集院和叶子都因为事故而昏迷。

就在这时，与泽口一起参加联谊的亚希从台阶上掉了下去，据说是有人在背后推她。而不久后，英里也被偷袭了。

真野负责某男子刺杀友人的案件。警视厅接到报案称有人刺杀了同居的友人。据到警局自首的御手洗治供称，他晚上九点半回到家后，与一起居住的朋友根岸秀司发生口角，后来他就用刀刺死了根岸。根岸的死亡时间推定为从晚上九点到十一点，死因是出血性休克，凶器上留有御手洗的指纹。

案件发生两日后，泽口经妹妹加奈介绍认识了加奈高中时代的朋友、人气女演员桥本梨央。实际上梨央与御手洗、根岸是在儿童福利院一起长大的。梨央认为御手洗和根岸情同家人且共同生活，实在想不出二人有何理由发生冲突乃至酿成杀人案，所以请泽口重新调该案。

泽口把此事告诉真野，真野重新看了调查资料，对于御手洗称在晚上十一点刺死根岸后马上向警方报案的供述感到可疑。因为鉴识科是在报案后一个多小时的深夜零点在现场拍摄的照片，但是，现场的血液完全干了。根据血量推测，这些血液至少需要两个小时才会变干。

也就是说，从杀人到报案有一个小时的空白时间。根据这一发现，真野与虎丸一起开始调查。到杀人现场勘查时，真野找到了一种稀有的猫咪的毛。东京都内的宠物店的人称自由记者益山英彰最近买了那种猫。不过，当虎丸去益山公寓时，发现益山被人杀死了。

真野为追查25年前全家被害的真相，向早川打听被害时已怀孕的姐姐仁美的事情。早川说去向当时学生打听，但是，没人知道仁美有男朋友。真野因找不到解开案件真相的突破口而气恼。泽口下班回家，看到真野从公园里出来，过了一会儿，又看到早川出来。

虎丸正调查胡桃绫乃在公寓被杀的案子。被害者的脸颊上有细细的伤口。根据她的手机上留下的指纹以及目击证人的证言，绫乃的原男友富樫康太嫌疑极大。富樫康太因伤害致死罪入狱服刑七年，刚刚获得假释。七年前，富樫为了与绫乃结婚而到某企业就职，但是，该企业其实是与黑社会有染，是个黑心企业。

富樫不愿在半胁迫的状态下继续工作，却因争取权益而被殴打，他出于恐惧而杀害了对方。实际上，在那件案子里，逮捕他的人就是虎丸。绫乃现在的未婚夫是与富樫在同一家企业工作的关口章太郎，所以，警方认为此案是情杀。

真野鉴定了衣服上的血迹和附着物，报告说衣服上沾有玫瑰花的花粉。被害人脸颊上的伤，可以是被玫瑰的刺划伤的。而案发当晚，富樫购买了玫瑰花。虎丸据此相信富樫是犯人，真野却说虎丸相信与否都不重要。这时，警方接到报案称疑似是富樫的男人引发了暴力事件。

在追查全家被杀真相的真野，与早川一起去见食品公司社长佐保。没想到，佐保在锅炉房的煤气爆炸中被炸死了。佐保与死因可疑的流浪汉新妻一样是早川的学生，也是霸凌真野的哥哥义一的主犯。回到科搜研后，真野与虎丸交替向泽口、海冢讲述了事情的前因后果。

真野把“武藏里全家被杀案”中的证据——劳保手套上的来源不明的DNA，与从姐姐仁美腹中胎儿身上取下的绒毛的DNA进行比对鉴定，确认两者是父子关系。也就是说，让仁美怀孕的人很可能是杀害真野一家的犯人。不过，真野调查了佐保的DNA，发现亲子鉴定结果不一致。

在佐保死亡的现场，真野在附着于煤气总开关处的手套上发现了皮肤组织。他认为这属于手套主人，而从这些皮肤样本中采取的DNA，与武藏野一家被害案中的手套上的DNA一致。和新妻的案件一样，警方高层也命令中止佐保案件的调查。

而真野等人重新调查了仁美的交际关系，在搜集到的证言的基础上，一个令人意想不到的名字浮出水面。就在这时，刑事部长坛突然来到科搜研视察。