20年代末，为完成师父的志愿，陈真到东洋学先进技术，他喜欢着日本女孩山田光子。因为师父霍元甲之死，陈真回到中国，协助师父之子霍廷恩主持精武门的业务，不料却引起了他的妒忌，师兄弟之间引发权力之争。另一方面，陈真追查师父死因，怀疑是日军军官藤田刚暗中使用慢性毒药杀死霍元甲。

正准备获得帝都大学的物理学教授的汤川学（福山雅治饰）是一名不折不扣的物理学怪才，思维异于常人。这日，女警内海薰（柴崎幸饰）接手了一单离奇的人体自燃案件，毫无头绪却又急于破案的她在同事草薙俊平的介绍下，找到了汤川学。汤川学本来不想惹麻烦上身，后来经不起内海薰的纠缠，终于答应和她携手破案。在经过一系列取证后，汤川学运用他精深的物理学知识，终于揭破了罪犯的犯罪手法，帮助警方顺利破案。一日，内海薰又接到了一起离奇的谋杀案子。小男孩忠广自称灵魂出窍看到了疑犯的汽车，若忠广所言属实，则疑犯的嫌疑能得以洗脱，然而警方又