Em Tóquio, Yasuko vive uma vida tranquila. Após ter escapado a uma relação abusiva, finalmente acredita num futuro melhor para si e para a sua filha, Misato. Mas tudo muda quando o ex-marido aparece inesperadamente à sua porta. Naquele momento, o mundo confortável e seguro que Yasuko construiu é estilhaçado.
O reencontro rapidamente se torna violento e termina com um assassínio. Para complicar a situação, há uma testemunha, o excêntrico professor de Matemática que mora no apartamento ao lado e que tem um estranho plano para propor.   
É ao detetive Kusanagi, da polícia da cidade, que cabe reconstituir os acontecimentos desse dia. Só que o agente depara-se  com as circunstâncias mais enigmáticas e desconcertantes da sua carreira. Consegue sentir que algo está errado, mas não consegue perceber o quê. Desesperado, pede ajuda ao amigo Yukawa, um físico genial com uma inclinação especial para a resolução de crimes, o que lhe granjeou a alcunha de “Detetive Galileu”. Avizinha-se uma luta entre mentes brilhantes, pois só um génio conseguirá compreender o outro génio que está por detrás deste crime…