大学生の久能整（菅田将暉）は、朝から自宅アパートでカレーを作っていた。そこに、アパートの大家が大隣警察署の刑事、薮鑑造（遠藤憲一）と池本優人（尾上松也）を連れて現れる。昨夜10時の行動を薮に問われた整は1人でカレーを作っていたと答えた。すると、薮は付近の公園で寒河江健（藤枝喜輝）の遺体が発見されたことを整に伝え、警察署へ任意同行を求めた。 整は薮、そして青砥成昭（筒井道隆）の聴取を受ける。公園で殺害された寒河江は整と同じ高校の出身で同じ大学に通っていた。さらに、寒河江が殺害された時刻に整と争っているのを見た目撃者もいる。そのため、整は容疑者となっていたのだ。だが、薮たちの追求に整は淡々と無実を訴える。目撃情報もはっきりと自分だと言えるのかと理屈を並べて返して行く。 夜になると、整は明日も取調べに応じるという条件で解放された。刑事の風呂光聖子（伊藤沙莉）に預けていた携帯電話を返してもらいに行った整は、彼女がペットロスであることを知る。また、池本が間もなく父親になるという話も整の耳に入った。 翌日、整が警察署に行くと、薮から指紋を採るよう命じられた風呂光と池本が取調室にいる。整は風呂光のペットロスを言葉で癒し、池本にも間もなく出産を迎える妻への労りをアドバイスした。薮はそんな整が犯人に違いないと青砥に告げる。 取調べ三日目、整は署内での立ち位置に悩む風呂光に希望を与えた。そこに藪が来て、寒河江を殺害した果物ナイフが見つかり、整の指紋が検出されたと伝える。
美術館に行くため久能整（菅田将暉）が乗った路線バスがジャックされた。乗客に名前を尋ねる犯人に、整は逆にバスジャックの目的と名前を聞く。すると犯人は犬堂オトヤ（阿部亮平）と名乗るが、目的はそのうちわかると教えなかった。 その頃、大隣警察署には連続殺人事件の捜査本部が立っていた。朝には新たに４体目の遺体が発見されている。被害者に共通点はなく、容疑者の目星すらつかない状態だ。青砥成昭（筒井道隆）や池本優人（尾上松也）らが忙しく動く中、風呂光聖子（伊藤沙莉）は捜査に加わらせてもらえない。そんな時、風呂光は後輩警官からバスジャックの通報があったと報された。だが、付近の路線バスや観光バスは問題なく運行している。風呂光は青砥たちに話すが、ただのイタズラだと一蹴されてしまった。 整の乗ったバスは公園に停まり、オトヤは乗客たちを1人づつトイレに行かせる。真っ先にトイレに向かわされた整は外部に連絡する方法を考える。出がけ前に池本から連絡先を知らされていた整はメモ用紙に現状を書いて、犯人に見つからなさそうな場所に置いた。 再びバスが走り出すと、整がオトヤを理詰めにして怒らせてしまう。逆上したオトヤはナイフで切りかかるが、乗客の熊田翔（永山瑛太）が整をかばった。さらに、乗客の坂本正雄（久保田悠来）がオトヤを殴り倒す。乗客たちは安堵するが、坂本は落ちたナイフを乗客たちに向け…。その後、バスは犯人の指示で、ある屋敷にたどり着く。
久能整（菅田将暉）たちが監禁された犬堂邸に、いち早く気づいた風呂光聖子（伊藤沙莉）と青砥成昭（筒井道隆）、池本優人（尾上松也）たち大隣警察署・強行犯一係が急ぐ。その頃、邸内では犯人に促された乗客たちによる“これまでに自分が犯した一番重い罪”の告白が続いていた。露木リラ（ヒコロヒー）、柏めぐみ（佐津川愛美）、淡路一平（森永悠希）の次に話したのは、奈良崎幸仁（金田明夫）。部下に自殺された奈良崎は、遺族から自分のせいだと突きつけられて悩んでいる。話を聞いた整はリラたち同様、言葉で奈良崎の心を癒してゆく。 奈良崎の話が終わると、犬堂ガロ（久保田悠来）、オトヤ（阿部亮平）犯人兄弟ではなく、乗客の1人、熊田翔（永山瑛太）が運転手の煙草森誠（森下能幸）にも告白するよう指名した。驚く煙草森だが、幼い頃、親が飼っていた金魚をうっかり死なせてしまい思わず隠してしまったと話す。そんな時に、SATを先頭にした風呂光たちが飛び込んで来た。 警官隊の突入に、犯人は抵抗するものと思われたが、ガロとオトヤは素直にバスジャックを認めた。警察は連続殺人事件の最初の被害者の遺族だと分かったからここに来たのだろうとガロが告げると、整はこの中に連続殺人犯がいると後に続いた。整は今まで観察して来た乗客たちの行動から、連続殺人事件の犯人が誰なのかの特定を始める。しかしその前に、整はバスジャック犯の犬堂兄弟について話し出した。ガロは家に飾られた絵を自分が描いたと言ったが、整は彼が本物のガロではないと言い出した。
久能整（菅田将暉）がカレー作りを楽しんでいると、スマホに風呂光聖子（伊藤沙莉）から着信。イヤな予感を覚えながらも応答した整に、風呂光は案の定、事件の謎解明を手助けしてほしいという。それは、闇サイトにアップされた爆破予告場所の特定だ。予告にはアルファベットの暗号文が付記されているが警察官たちは解明出来ない。昨日は品川に仕掛けたとアップされたが、幸い予告に書かれてたビルが特定されたため爆弾が発見されて未遂に終わる。だが、再度予告があり、今回は大隣署管内に仕掛けられたため、池本優人（尾上松也）が整に協力を求めようと風呂光を向かわせたのだ。 風呂光の迎えで、整はまたしても取調室へ。民間人への捜査協力は青砥成昭（筒井道隆）たちに知られるわけにはいかないからだ。整は昨日の暗号文の謎を解く。そんな時、二つ目の爆弾が発見されたと知らせが入る。整は風呂光に暗号解読力を褒められるが、何かが引っかかる。そんな中、闇サイトへの投稿アドレスから容疑者が割り出され、被疑者が取調べを受けるが犯行を否定。池本と風呂光は容疑者を、ほぼ黒だと確信するが、青砥はアドレスが簡単に特定出来たため、ぬれぎぬではないかと疑う。 次の日、青砥の懸念通りに３度目の予告がアップされた。そんなことを知らない整は雨の中を食事に出かける。すると、見知らぬ男（柄本佑）に声をかけられた。しばらく会話を交わした整は、男が記憶を失っていることに気づく。
爆弾魔事件で頭を打った久能整（菅田将暉）。外傷もなく、整も何ともないのだが、念のため大隣総合病院で検査入院をすることになってしまった。事情を知った池本優人（尾上松也）は青砥成昭（筒井道隆）に整は警察に協力したためなので入院費ぐらいこちらで持っても良いのではないかと進言。青砥が許可すると、風呂光聖子（伊藤沙莉）が手続のため病院に向かう。 売店で買い物をした整が病室に戻ると宛名と依頼主が自分の名前という小荷物が届いていた。身に覚えのない箱を開けると、中にはドライフラワーと手紙が入っている。手紙の文章から整は犬堂我路（永山瑛太）からのものだと気づき、また良からぬものが入っているのではと警戒しながら箱を改めると何かが落ちた。そこへ、整が探していると風呂光が来た。整が拾い上げた指輪に風呂光は動揺し、手続の用紙を渡してすぐに帰ってしまった。 その夜、整が寝ようとすると隣のベッドの老人から声をかけられる。老人は牛田悟郎（小日向文世）と名乗り、定年退職した刑事だと言う。そして、牛田は相棒の刑事、霜鳥信次（相島一之）と担当した事件を話し出した。牛田は事件の解決までは話さず、整に問題として謎を解かせる。嫌々ながらも整は２問目までを見事に正解した。 ３問目は22年前に売春する女性が次々に殺害された未解決事件に関するもの。当時容疑者は羽喰玄斗と特定されるが逮捕には至らない。そんな時、羽喰に狙われているという女性から保護を求める連絡が警察に入った。牛田は霜鳥と女性に指定された場所へ向かうのだが…。
大隣総合病院に検査入院している久能整（菅田将暉）は、退院を翌日に控えた夜、病院の掲示板に秘められた暗号に導かれて院内にある温室へ。そこで整は『自省録』のページや行を組み合わせた数字で言葉を伝えるライカ（門脇麦）と出会った。ライカは数字で、翌日午後3時に再び温室に来るよう整に指示して姿を消す。 翌日、退院手続きを済ませた整は、ライカが指定した時間まで昼飯を食べようと病院のレストランへ。すると、患者の下戸陸太（岡山天音）とぶつかってしまう。整は謝るのだが、陸太は難癖をつけて許さない。だが、冷静に理詰めで返す整に陸太は辟易して去った。 3時になり、整が温室へ行くと床に数字が書かれている。『自省録』で確認すると、ある場所の土の中となっていた。整がそこを掘ると、何かが入ったビニール袋が出てくる。その時、整を静止する女性の悲鳴が。温室を管理する梅津真波（阿南敦子）だ。ビニール袋は、事情があって真波が埋めたものだった。真波から事情を聞いて、整は悩みを解決する。真波と別れた整は、桜の幹にピンで止められた封筒を発見。中を見ろというライカの数字に整が開封すると、落書きが描かれた塀の写真が入っていた。落書きは炎を象ったようなマークに見える。写真の裏には住所が記されていた。 整が写真に書かれた住所に行くと、一軒家が全焼したようだ。整は消防官や警官、野次馬の中に陸太を見つけた。整に見られていると知った陸太は話をしていた井原香音人（早乙女太一）と姿を消した。すると、いつの間にか整の隣にライカがいて…。
ライカ（門脇麦）に導かれて、久能整（菅田将暉）は奇妙な放火殺人事件を調べ始めた。すると、放火された住居の家族は、親が死亡し子供だけが助かっている。また、風呂光聖子（伊藤沙莉）たち警察などの情報から、整は虐待された子供が親の殺害を依頼するという“炎の天使”に関する都市伝説サイトがあることを確認。そして、整は下戸陸太（岡山天音）も放火による火災で両親を亡くした事を知った。しかし、クリスマスイブの夜、大隣総合病院で行われるイベントの手伝いをして欲しいと陸太に呼ばれて倉庫に向かった整は襲われてしまう。倉庫には、入院している虐待疑いがある子供の両親も拘束されていた。 それより二日前。放火殺人事件を捜査する青砥成昭（筒井道隆）たち大隣警察署強行犯一係は、現場に残された炎のマークから、3年前に起きた同様の事件で証拠不十分で逮捕出来なかった井原香音人（早乙女太一）を洗うことになった。香音人は結局ボヤ程度の放火で逮捕され、医療少年院に服役後、半年前に釈放されたのだが、その後の足取りがつかめない。だが、イブの夜、青砥たちは放火犯“炎の天使”を扱う都市伝説サイトの管理人、鷲見翼（今井悠貴）も放火殺人事件で生き残った子供だった事を突き止めて事情を聞きに向かう。 その頃、整は陸太の弱点をついて形勢逆転に成功。“炎の天使”ではないかと問う整に、陸太は自分ではなく先輩だと答えた。整が先輩に会わせて欲しいと頼むと、陸太はとあるビルの一室へと連れて行き、香音人に引き合わせた。整は陸太と香音人の関係、放火殺人事件の真相を聞くことになる。
久能整（菅田将暉）は美吉喜和（水川あさみ）の墓参りに行く。すると、そこには天達春生（鈴木浩介）がいて、かつて天達のパートナーだった喜和の命日を忘れないでいてくれたと整に礼を言う。そんな天達は、整に高校時代の同級生とゲストを呼んで、別荘でミステリー会を開くので来て欲しいと頼む。また、自分の講演会に風呂光聖子（伊藤沙莉）が来たことを話し、そこで風呂光から、整が警察に協力をしていることを聞いたので、ミステリー会で謎解きの腕前を披露して欲しいと言うのだ。整が答えに困っていると、天達はただ荷物運びや食事の片付けの手伝いのアルバイトだと安心させる。そして、ひとつだけ頼みがあるとある事を付け加えた。 約束の朝、整が待ち合わせ場所に行くと天達が車で迎えに来た。車に乗っている風呂光を見て整は驚く。風呂光が勉強熱心だったので誘ったと言う天達は、彼女が刑事だということは会に集まる人には教えないようにしようと二人に話した。 雪の中を走る天達の車は、蔦に覆われた山荘にたどり着く。天達曰く“アイビーハウスと”呼ばれているそうだ。天達や整たちを玄関で迎えたのは橘高勝（佐々木蔵之介）。他にも山荘内には、主人の蔦薫平（池内万作）が待っていた。天達と橘高、蔦は高校の同級生だ。蔦はミステリー会のゲストだとデラ（田口浩正）、パン（渋谷謙人）も招いている。 部屋割り振りなどを済ませ、夜になるとミステリー会が始まる。蔦は別荘の以前のオーナー夫人がバルコニーから転落して亡くなったことを話し始めた。
整は、天達春生（鈴木浩介）に招かれ参加したミステリー会が行われている山荘で、かつて美吉喜和（水川あさみ）がストーカーに殺害されたという事実を知る。喜和だけでなく、ストーカーも暖炉にくべられた夾竹桃（きょうちくとう）の毒性の煙で死んでいる。最近、都内でもストーカーによる連続殺人が発生していると言う風呂光に、整は山荘に来る前、天達から「参加者の中に一人だけ嘘をつく人物がいるので見ていて欲しい」と頼まれたことを話す。すると、風呂光は天達から逆に「嘘をつかない人を見ていて欲しい」と言われたと言うではないか。整と風呂光は喜和の事件に何か裏があるのではないかと考え始める。 翌朝、目覚めた参加者たちは雪かきをする。整が天達に、喜和の事件に関して尋ねると、天達は第三者の進入の形跡はなかったが、ずっと事件について違和感があったと答えた。そして天達は整に、「とにかく会の状況を先入観なしに見て欲しい」と頼む。そんな時、風呂光は夾竹桃の枝が数本折れている事に気づいた。 雪かきを終え、整と風呂光がガレージで道具を片付けていると停電が発生し、電動シャッターが開かなくなり閉じ込められてしまう。整は橘高勝（佐々木蔵之介）がガレージに張ったテントの中から懐中電灯を持ち出す。整たちは山荘につながるドアを天達に開けてもらい解放される。停電の原因は送電線が雪の重みで切れてしまったためだった。復旧は夕方までかかりそうとのことでとりあえず昼飯を食べることになり、整はカレー作りを頼まれてしまう。参加者を観察する整は、ある事に気がついた。
久能整（菅田将暉）とライカ（門脇麦）が大隣総合病院の温室で足湯を楽しんでいると、梅津真波（阿南敦子）が来て正月の過ごし方の話になる。病院に来る途中、神社を見かけた整が初詣に行かないかとライカを誘うと、真波も二人で行ってみたら良いと勧めた。ライカも承諾したので、整は元日午前3時に行こうと約束する。 二人きりの小イベントに整は大晦日からソワソワしながら過ごし、約束の時間に神社でライカと合流。お互いに初めての初詣に戸惑いながらもお参りをして、おみくじを引き、屋台のたこ焼きを頬張って楽しむ整とライカ。そんな二人を風呂光聖子（伊藤沙莉）と池本優人（尾上松也）が見かける。二人は年始のパトロールに駆り出されていたのだ。ライカを見た池本は何かに気がつくが、風呂光に二人の邪魔をしてはいけないと促されパトロールに戻る。 神社から出ると、ライカは焼肉を食べようと整を誘う。元日のこんな時間に空いている店はないと整は言うのだが、すでにライカが灯りの点いている焼肉店を見つけていた。整が店内をのぞくと、店主らしき浦部沢邦夫（堀部圭亮）と店員の沙也加（志田未来）がいる。整がまだ営業中か尋ねると、邦夫は閉めようとしていたと言う。ところが、沙也加は年明け早々の客を返してはダメだと邦夫をたしなめて、整とライカを迎え入れた。沙也加の言葉から、邦夫とは父娘の関係らしい。席に着くとライカが数字の暗号で整に何かを伝える。めんどくさがりながら『自省録』で確認する整。焼肉を食べ始めると、ライカは整に妹の千夜子の話をする。
美術展を見終わった久能整（菅田将暉）は東京へ帰る新幹線に乗車。弁当を食べようとした時、隣席に美樹谷紘子（関めぐみ）が座った。何となく気恥ずかしい整は、早々に弁当を食べて寝てしまう。 うたた寝から目覚めた整がふと隣席を見ると紘子が手紙を読んでいた。便箋を見た整は思わず“な、ご、や、に、は、く、る、な”と口にする。驚く紘子に整は謝罪。だが、手紙にそんなことは書いていないので、紘子には意味がわからない。整は文章ではなく、イラストの頭文字を並び替えたのだと教える。すると、紘子は他の手紙も整に見せた。 紘子は整に手紙は父からのものだと話す。両親を幼い頃に亡くした紘子は、亡き母の親友が引き取って育ててくれた。しかし、最近になり紘子は育ててくれた母のクローゼットに古い手紙が隠してあるのを見つける。それが、今読んでいた手紙で父が今の母に宛てたもの。今の母から両親は亡くなったと聞いていたが、父の手紙は紘子を返して欲しいと訴えていた。手紙に書いてあった住所に、紘子が手紙を出してみると返事が来た。結婚を控えた紘子は、父にバージンロードを一緒に歩いて欲しいと頼むため、そこに向かうところだと言う。 しかし、手紙のイラストは解くほどに危ういメッセージが連なる。そんな二人の様子を見ながら徐々に席を移り近づいて来る人物がいた。ついに後ろの席まで来た時、整が声をかける。それはサキ（高畑淳子）という女性だった。その頃、犬堂我路（永山瑛太）たちは風呂光聖子（伊藤沙莉）らを助け、辻浩増（北村匠海）から愛珠（白石麻衣）の死の真相を聞いていた。だが、そこには新たな謎が…。
