时隔六年，曾掀起收视热潮的《神探伽利略》重磅回归！凭借原著作者东野圭吾的深厚推理功底，全新第二季将原汁原味地呈现《伽利略的苦恼》、《圣女的救济》、《虚像丑角》与《禁断魔术》等经典故事。因过去几年频繁接手离奇案件，贝冢北署女警内海薰（柴崎幸 饰）被上级派往美国某事件频发的城市进行为期一年的研修。经草薙（北村一辉 饰）推荐，毕业于帝都大学法学系的美女高才生岸谷美砂（吉高由里子 饰）调任接替其位置。美砂正义感爆棚，作为一名毫无建树的新人，她却极度自信、言辞犀利，性格令人难以招架。此时，新兴宗教团体“苦爱会”教主连崎至光（大泽隆夫 饰）涉嫌“念力杀人”的诡异案件猝然发生，迫使美砂不得不向帝都大学物理系教授汤川学（福山雅治 饰）求助。这位外表俊朗、思维异于常人的物理怪才，始终坚信“万事皆有因”，他大展身手，凭借严谨的科学逻辑圆满揭开了案件背后的重重迷雾。尽管美砂对汤川冷峻孤傲的态度心生不满，但接踵而至的一系列离奇悬案，仍将这个高傲的女孩与“神探伽利略”紧密捆绑在一起。全新的搭档组合，再度启程！这对碰撞出别样火花的破案拍档，能否默契携手勘破一宗宗怪异难解的谜局？