《脑神探》东京发生一连串爆炸，警视厅第一调查科林田虎之介（水岛浩饰）和上司谷原朋美（香川照之饰）逮捕了一个怪人九宿龙介（木村拓哉饰）)，他被怀疑是嫌疑人。）。警视厅内，龙杰凭借缜密的推理能力，很快就找到了真凶，这让两人大吃一惊。原来，龙介是科学警察联络研究所（IPS）脑科学部的新任主任。五年前，还在夜店工作的他，因一场意外，右脑异常发达，成为了一名优秀的脑科学家。在IPS脑科学部，龙介以特立独行的方式带领着化学部唯一的帮助者由里和音（绫濑遥饰），协助警视厅解决了许多看似不可思议的疑难案件。节目每集都会邀请明星客串，包括广末凉子、市川英三、Gackt、KazuyaKamenashi、YukieNakama、ShingoKatori等。