ある朝、東城医大病院心療内科の特別愁訴外来担当医・田口公平（伊藤淳史）は、路上で男性の遺体を発見。警察は事件性のない“衰弱死”と断定した。だが、現場で不審な男たちを目撃していた田口は、遺体を傷つけずに死因を調べるAiでの検死を提案。

同じ頃、厚生労働省では白鳥圭輔（仲村トオル）が警察庁情報統括室の室長・斑鳩芳正（高橋克典）や法医学の教授らを前に、東城医大に初の「Aiセンター」を設立する計画を報告していたが、斑鳩と教授らは猛反発。

センター設立の準備に動き出したAiの第一人者・島津吾郎（安田顕）は、東城医大に最新の縦型MRIを設置。ところがその矢先…

東城医大放射線科のMRI室で、最新MRIの調整を行っていた友野（矢柴俊博）が遺体となって見つかった。白鳥（仲村トオル）は殺人事件の可能性があると考え警察に通報するが、刑事の玉村（中村靖日）とともに駆けつけた検視官は事件性のない“心不全”と診断。

この鑑定に田口（伊藤淳史）と白鳥は異議を唱える。徹夜の作業にも耐えられるほど元気だった友野が突然死するとは考えにくい。さらにAiセンターに不可欠な最新MRIの調整完了を目前に亡くなったことに、白鳥は不審を抱いていた。

島津はAiによる死因究明を主張。そして、田口と白鳥が立ち会う中、島津によるCT検査が始まった。

友野（矢柴俊博）の死亡推定時刻の3時間後に、友野の名でパソコンにログインした人物がいたことを突き止めた田口（伊藤淳史）と白鳥（仲村トオル）。白鳥は友野が死亡推定時刻にはまだ生きていたと推測し、検視官が何らかの理由で鑑定を誤ったのではないかと田口に告げる。

2人は笹井（小西真奈美）に、検視官が死亡推定時刻の鑑定を間違えるとすれば、どのような理由からなのかを尋ねる。笹井の言葉をヒントに白鳥にある推測が浮かぶ。

白鳥は田口を連れ、遺体発見現場のMRI室へ。田口は宇佐見（福士誠治）を同行させようとするが、白鳥は追い返す。

友野（矢柴俊博）が謎の死を遂げた夜、斑鳩（高橋克典）は東城医大を訪れ笹井（小西真奈美）と密かに会っていた。この事実を知った白鳥（仲村トオル）は、警察庁に押しかけて斑鳩を追及。

一方、Aiセンターには東桜宮病院で手術翌日に急死した杉山和夫（竹内宣二）の鑑定依頼が舞い込んでいた。遺族に医療過誤を疑われ、院長の中野貴弘（菅原大吉）が疑惑を晴らすため、死後に撮ったCT画像の鑑定を島津（安田顕）に依頼したのだ。

田口（伊藤淳史）と島津は遺族に手術ミスはなかったことを告げるが、納得してもらえず困り果てる。すると白鳥は、解剖で遺体を徹底的に調べることを提案する。

父親の墓参りに来ていた笹井（小西真奈美）の前に斑鳩（高橋克典）が現れ、解剖した北山（尾美としのり）の遺体に不審な点はなかったかと尋ねるが、笹井は口をつぐむ。

その後、島津（安田顕）の容疑を晴らそうと、録音していた事件発生時の音声を聞き直した田口（伊藤淳史）と白鳥（仲村トオル）は不審なことに気づく。常にクラシックがかかっていたMRI室から、事件当時に流れていたのはモーツァルトの曲。だが、ここにCDを持ち込んだ友野（矢柴俊博）は大のモーツァルト嫌いで、MRI室にモーツァルトのCDなどあるはずがないのだ。

北山（尾美としのり）を殺害した銃弾が、拳銃から発射されたものではないことを突き止めた田口（伊藤淳史）と白鳥（仲村トオル）は玉村（中村靖日）に頼み込み、犯行に使ったとされる拳銃と弾丸を調べる。

その後東城医大に戻ると、最新の縦型MRIを見学に来た大学教授がMRI室を訪れていた。田口は教授が撮った脳の画像が、以前、友野（矢柴俊博）に撮ってもらった自分の画像より不鮮明なことに不審を抱く。

白鳥はMRI室に転がっていたあるものに着目し、真相を確かめる“賭け”を田口に提案する。

北山（尾美としのり）の死が自殺で、島津（安田顕）を陥れようと仕組まれたものだったことを暴かれた宇佐見（福士誠治）は、田口（伊藤淳史）を撃って逃走。斑鳩（高橋克典）は部下に命じて逃亡した宇佐見を探すが、行方は一向につかめない。

ようやく開放されることになった島津は、今日が20年前の冤罪事件の再審判決が出る日であることを斑鳩に告げ、自分にも謝罪を要求する。まもなくして判決が出ると、犯人として逮捕された松崎行雄（六平直政）は“無罪”。冤罪であることを司法が認め、警察は記者会見を開く。すると斑鳩はその場で、これまでひた隠しにしてきた北山の自殺を発表した。

桜宮市内の川原で女子高生・三谷優花（戸井智恵美）の遺体が発見された。目立った外傷が見当たらず、嘱託医の検視では死因が判明しない。玉村（中村靖日）はAiセンターに鑑定を依頼するが、事故か事件かを特定する死因を見つけることはできなかった。

そこで田口（伊藤淳史）と白鳥（仲村トオル）は笹井（小西真奈美）に解剖を依頼。だが笹井に断られ、教授の山岡（市川勇）が解剖することに。解剖の結果を須賀（市川知宏）から知らされた笹井は、遺体の状況からある疑念を抱く。そして密かに優花の遺体の再解剖を行い、あるものを見つけていた。

女子高生の優花（戸井智恵美）を殺害した容疑をかけられ、20年前の事件の無実も覆されようとしていた松崎（六平直政）が遺体で発見された。

島津は自宅の留守番電話に残された松崎のメッセージに気づく。20年前の取り調べで警察に握りつぶされた証言を島津に伝えようとしていたが、その矢先、何者かが家を訪ねてきた気配に電話を切り、その直後に突然死していた。

疑惑を深めた島津は笹井（小西真奈美）に解剖を依頼。すると首に不審な注射痕が見つかり、田口（伊藤淳史）は殺人の可能性があることを警察に連絡。科捜研が薬物の特定に着手し、松崎の死は一転、殺人事件として捜査が進められることになった。

笹井（小西真奈美）が宇佐見（福士誠治）に連れ去られたことを知り、騒然となる田口（伊藤淳史）ら。

一方、真犯人の手がかりを見つけ出そうと、殺された松崎（六平直政）のアパートを訪れた白鳥（仲村トオル）は島津（安田顕）から斑鳩（高橋克典）には気をつけるよう忠告される。

まもなく、田口のもとに斑鳩が現れ、宇佐見の身柄を確保するため、ひた隠しにしてきた田口への発砲事件をあえて公表し、逮捕状を出したと話す。

真犯人を追い、20年前の真実にたどり着こうとしている田口と白鳥。そしてまた同じく、事件の真相を突き止めるために動きだす笹井と宇佐見。彼らを待ち受けていた真実とは…！