境川警察署の総務課職員・悠日(仲野太賀)は、控えめな性格で周囲の人を引き立てることこそが自分の生きる術だと考えている。警察内の雑務を担当する彼は、ある日、事件の現場検証で使う道具を、刑事たちのために事件現場の病院まで運ぶことになる。
ある病院に長期入院中の少年・新(柴崎楓雅)が、病院の中庭で遺体となって発見された。飛び降り自殺かと思われたが、新と同室だった入院患者の少年・大希(髙橋來)は、事情聴取で「新は担当医師の堂島(川原田樹)に殺された」と証言。その後、大希は病状が悪化して危篤状態に陥ってしまった。その証言により、新の死は、医師による殺人の可能性も出てきた。
そんな中、悠日は、署長の雪松(伊藤英明)から、ある失敗をして停職処分中の刑事・鈴之介(林遣都)の監視を命じられる。刑事だった悠日の兄は、捜査中の事故で殉職したのだが、雪松は鈴之介がその死に関わっているかもしれないと告げる。思いがけない命令に、悠日は戸惑う。
そこで悠日は、鈴之介の家を訪ねることに。鈴之介は大きな洋館に一人で住んでいた。悠日は、署内で行っているアンケート調査と称して鈴之介から話を聞くと、過去に起こった世界の猟奇的犯罪について熱っぽく語りだす。彼は、凶悪犯罪愛好家の推理マニアだった。
そんな折、悠日は会計課の琉夏(柄本佑)から頼みごとをされる。現在所轄で捜査中の、病院での転落死事件の真相を突き止めてほしいというのだ。細かい性格で刑事たちの精算にも厳しく、署内では敬遠されがちの琉夏。そんな中、いつも琉夏の話を真剣に聞いてくれる刑事課の新人刑事・渚(佐久間由衣)に密かに心を寄せる琉夏は、刑事課内でポンコツ扱いされる渚に手柄を立てさせたいと考えたのだった。
突拍子もない申し出に、またしても戸惑う悠日。彼は断ろうとするものの、鈴之介のことを思い出す。
悠日は、琉夏を連れて鈴之介の屋敷を訪ねる。事件の概要を聞いた鈴之介は、医師がシリアルキラーである可能性が高いと興味津々。3人は、捜査会議を始める。
悠日と琉夏は、独自で捜査するために捜査資料管理室に侵入。すると、なぜか生活安全課の刑事・星砂(松岡茉優)がいた。悠日と琉夏は、星砂も病院の転落死事件を調べていると思い込み、彼女に協力してほしいと頼む。
かくして、捜査権のない4人が事件解決に乗り出した。少年の転落死は自殺なのか、それとも殺人なのか。そしてこの妙な4人の組み合わせが、思いがけない事態を巻き起こしていく。