一心想进搜查课工作的新人女警内海薰（柴崎幸饰），接手了一单离奇的人体自燃案件。
当她见到了传说中破了很多离奇案件的名刑警草雉俊平（北村一辉饰），期望能得到破案真经的她却被草雉告知，其实破案的都是他的朋友汤川学。
帝都大学理工学部准教授的汤川学（福山雅治饰）是一名不折不扣的物理学怪才，思维异于常人，人称怪人伽利略。汤川学本来对案子什么的没兴趣，不想惹麻烦上身，后来因经不起内海薰的纠缠，终于答应和她携手破案。在经过一系列取证后，汤川学运用他精深的物理学知识，终于揭破了罪犯的犯罪手法，帮助警方顺利破案。