東京都內發生一起連環爆炸事故，警視廳搜查一課林田虎之助（水島宏 飾）與上司丹原朋實（香川照之 飾）在現場逮捕了疑似嫌疑人的古怪男子九十九龍介（木村拓哉 飾）。警視廳內，龍介卻利用縝密的推理能力很快揪出了真正的犯人，令兩人驚詫不已。原來龍介竟是科學警察研究所（IPS）腦科學部的新主任。五年前還在夜店工作的他因一次意外右腦變得異常發達，從而成為一名優秀的腦科學者。在IPS腦科學部，龍介以特立獨行的方式帶領著從化學部調派來的唯一助手由裡和音（綾瀨遙 飾），協助警視廳偵破了諸多看似匪夷所思的棘手案件。 本劇每集都邀請明星客串，廣末涼子、市川海老藏、Gackt、龜梨和也、仲間由紀惠、香取慎吾等人悉數登場。
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