警視庁捜査一課に「特別犯罪対策室」が新設され、その室長に警部の大澤絵里子（天海祐希）が抜擢される。絵里子は大学の法学部を卒業後、警視庁に入庁。キャリアとして将来を嘱望されながらも、突然、アメリカに留学。その留学をめぐってさまざまな噂が立つ中、5年間をFBIなどで学び、帰国したばかりだった。
　その絵里子の同期で参事官補佐の野立信次郎（竹野内豊）は、警視庁に集まった記者たちに、「特別犯罪対策室」がプロファイリングや諜報分析、科学捜査などの専門的捜査で凶悪犯罪に対応していくチームであることを明かす。
　そして、いよいよ「特別犯罪対策室」が稼動する——。刑事として再び勤められることに喜びを感じつつ、絵里子は「特別犯罪対策室」のドアを開ける。ところが、中には若い男がひとりいるだけだった。万引きで捕まった少年かと思いきや、男は花形一平（溝端淳平）という刑事だった。さらに、クールなたたずまいの片桐琢磨（玉山鉄二）、入ってくるなり机に突っ伏す木元真実（戸田恵梨香）、へらへらとして気弱そうな山村啓輔（温水洋一）、強面で横柄な岩井善治（ケンドーコバヤシ）と、入って来たのは風変わりな人物ばかり。野立からエリートが集まると聞いていた絵里子は、目の前の現実に唖然とする。
　そんな中、管轄地区の河川敷で身元不明の焼死体が発見されたと一報が入る。絵里子は、真実、片桐、花形を連れて現場へ向かう。死亡していた男性は、上半身だけが丸こげで片腕が折れており、自殺と他殺の両方が疑われた。早速、部下たちに捜査の指示を出す絵里子。するとそこへ、怒声とともに捜査一課の係長の小野田忠（塩見三省）が部下とともにやってくる。そして、ここは自分たちの現場で女の来るところではない、と高圧的な態度で迫る。絵里子は自分たちにも捜査権はあると主張するが、男尊女卑的で頭の堅い小野田には響かない。
　警視庁に戻った絵里子と花形は、科学捜査研究所の鑑識官で監察医でもある奈良橋玲子（吉瀬美智子）から、男性の直接の死因がヤケドではなく心臓麻痺であると聞く。さらに、胸部の皮膚には爆発時に発生する化学合成物質が付着していたと聞く。
　絵里子が部下たちに的確な指示を与え捜査を進めるうち、凶器が爆弾であり、今回とほぼ同じ手口の事件が最近、起こっていることがわかる。さまざまな情報をかんがみた絵里子は、犯人が実直な技術者タイプながら、社会的に正当な評価を受けていない人物だと推測する。そんな中、捜査線上に化学薬品を扱う工場を営む野垣泰造（武田鉄矢）が浮上し…。