《刑事zero特别篇2020》影片的情节继续围绕失忆后的时也展开。一天，时也和佐助路过当红小说家的签售会，而小说家佐贺恰好是时也的大学恋人。与此同时，一名经济评论家被发现死亡。但奇怪的是，在尸体的嘴里发现了一张纸，上面写着几个字。川上彦斋是江户时代末期在京都实施暗杀冲击的四位武士之一。几天后，同样的案件再次发生，死者口中仍发现了那张手写的字条。在调查案件时，时也的脑海中经常会出现自己作为调查员的形象，死者口中发现的纸条也被证实与时也的字迹一模一样。更不可思议的是，连环杀人案的一切，与时也大学时写的侦探小说一模一样。时也一边调查案件，一边开始寻找自己失去的回忆。