1984年1月。雑草の生い茂る河川敷に、殺された10歳の少女・葛城佐智絵の無惨な遺体が横たわっていた。そばに呆然と立つ少年の手は真っ赤な血に染まっている…。15年後の1999年1月。犯人が捕まらないまま事件が時効を迎えた日、25歳の医師・郷田亮二（江口洋介）は務めていた大学病院を突然辞め、フランスへ旅立った。
　2008年、フランス。亮二はリオンにあるインターポール（国際刑事警察機構）本部に勤務する刑事に転身していた。研修でまもなく日本に戻ることになっていた亮二は、帰国を前にパリへ向かう。
　亮二はパリでツアーガイドになりすまし、日本から来た1人旅の女性・サチ（広末涼子）に近づく。無邪気にパリ散策を楽しむサチを、時折観察するような目で見据える亮二。そして夕日が沈む頃、モンマルトルの丘でサチと別れた亮二は、別れ際に「いつか僕たちは再会する」と謎めいた言葉を告げる。
　しばらく経ったある日、東京の大田西警察署の刑事・黒木舜（稲垣吾郎）は研修にやって来た亮二を先輩刑事の丸山慶太（小日向文世）から紹介される。亮二は舜の父親が警察庁幹部の黒木信造（北大路欣也）だと知り、目の色を変えた。
　そんな折、舜は匿名の男からの電話で「あの事件はまだ終わっていない」とある事件のナンバーを教えられる。その事件を調べようと署内の倉庫に入った舜は、密かに書類を持ち帰ろうとしていた亮二に出くわした。事件のファイルは亮二が書類を探っていた場所にあった。それは25年前の“葛城佐智絵殺害事件”。捜査を担当したのは、当時大田西署にいた信造だった。
　舜は不審な電話のことを信造に報告するが、ただのいたずらだと一蹴される。釈然としない舜が刑事課で事件について話していると、亮二はすでに時効が成立していると切り捨て、「罪は消えてしまった」と笑みを浮かべる。
　その反応に疑念を抱いた舜は亮二の身辺を調べ、意外なことを知る。亮二は佐智絵と同じ小学校の出身で、事件を担当した大田西署での研修を自ら希望していた。さらに亮二の妹・唯衣（相武紗季）を訪ねて話を聞き、亮二が以前から事件に執着していたことを突き止める。
　その頃、亮二は出版社に勤める小学校の同級生・富岡康志（谷原章介）に会っていた。富岡は事件の新事実をつかんで原稿に書き、佐智絵の遺体の第一発見者だった同級生の堀米卓也（マギー）に預けたという。堀米を訪ねた亮二は原稿を読ませてくれと頼むが断られる。これから出版社に原稿を持ち込むという堀米は「本が出れば大騒ぎになる」と重大な事実が書かれていることを亮二にほのめかす。ところがその直後、堀米が何者かに襲われ、原稿は盗まれてしまい…。