ここ数年、怪事件を担当することが多かった貝塚北署の警察官・内海薫（柴崎友紀）は、上司の命令で混乱事件が多発するアメリカの街へ派遣される。 1年間のトレーニングのために。草薙（北村一輝）の推薦により、内海の後任として帝都大学法学部卒業の才色兼備の岸谷ミサ（吉高由里子）が転勤する。ミサは正義感が強く、何の実績もない新人警察官だが、自信家で一般人には受け入れがたい厳しい言葉を言う。そんな時、新興宗教団体「空愛会」の教祖・蓮崎千光（大沢たかお）が殺人を犯したため、ミサは帝都大学の物理学教授・湯川学（福山雅治）に助けを求めた。 「すべての出来事には理由がある」と信じる湯川が腕を振るい、見事に事件の秘密を解明する。ミサは湯川の態度に不満を抱いていたが、一連の奇妙な事件は依然としてこの誇り高い少女と探偵ガリレオとの密接な関係を持っていた。最旬コンビ、再び出発… この映画は東野圭吾の原作を映画化したものです。