美しき海の街で、真夏の夜に起きた不可解な事件―それは、事故か、殺人か。複雑に絡み合う因縁。重ねられた嘘と罪。そして深まりゆく「謎」…。ガリレオ・湯川は、その哀しき方程式を解き明かすことができるのか。

手つかずの美しい海が残る玻瑠ヶ浦。その海底鉱物資源の開発計画説明会に招かれた湯川学（福山雅治）は、旅館「緑岩荘」に滞在する。そこで湯川は一人の少年・柄崎恭平（山崎光）と出会う。恭平は親の都合で夏休みを叔母一家が経営するこの旅館で過ごすことになったのだという。
翌朝、堤防下の岩場で男性の変死体が発見された。男は「緑岩荘」のもう一人の宿泊客・塚原正次（塩見三省）。これは事故か、殺人か…思わぬ形で事件に巻き込まれていく恭平、環境活動にのめりこむ旅館の一人娘・川畑成実（杏）、観光業が振るわず廃業を考える叔母夫婦。死んだ塚原は、なぜこの街にやってきたのか。事件を巡る複雑な因縁が、次第に明らかになっていく。
そして、湯川が気付いてしまった事件の哀しき真相とは…？