法医解剖医の三澄ミコト(石原さとみ)が働く不自然死究明研究所（unnatural death Investigation laboratory）＝通称UDIラボでは、東京都23区外、西武蔵野市を中心に、全国津々浦々で発見された異状死体や犯罪死体を引き受けている。警察や自治体から依頼されて運ばれてくる遺体は年間約400体。その遺体を解剖し、死因を究明するのが、ミコトたちUDIラボの仕事だ。 UDIラボには、三澄班と中堂班の2チームが存在する。三澄班は執刀医のミコト、臨床検査技師の東海林夕子(市川実日子)、記録員の久部六郎(窪田正孝)。中堂班は法医解剖医の中堂系(井浦新)、臨床検査技師の坂本誠(飯尾和樹)。そして、それらの個性的なメンバーを束ねるのが所長の神倉保夫(松重豊)だ。 そんなある日、中年夫婦がUDIを訪ねてきた。一人暮らしで突然死した息子・高野島渡の死因に納得がいかないという。警察医の見立ては「虚血性心疾患」（心不全）。しかし息子は、まだまだ若く、山登りが趣味だというぐらい身体も丈夫で元気だった。心不全という死因は、素人目にも、あまりにも不自然だ。なにか、ほかの原因があるのではないか。夫婦はもっときちんと死因を調べてくれるようにと警察に頼んだが、事件性も不審な点もないと、剣もほろろに断られてしまった、という。 ミコトたちは、さっそく、解剖に取り掛かった。すると心臓にはなんの異状もなく、代わりに、急性腎不全の症状が見つかる。 ミコトたちは、薬毒物死を疑い、詳細な検査にかけるが、死因となった毒物が何かがどうしても特定できない。 そんな折、高野島と一緒に仕事をしていた若い女性同僚が、高野島が亡くなった翌日に、原因不明の突然死を遂げていたことが判明する。 死因を究明すべく高野島のアパートでミコト、六郎、東海林が調査をしていると、高野島の遺体の第一発見者でもある婚約者・馬場路子が現れる。 馬場の仕事は、なんと劇薬毒物製品の開発。 馬場が、もしまだ誰も知らない未知の毒物、すなわち「名前のない毒」を開発していたとしたら……。既存の毒物と比較検出するだけの、現在の毒物鑑定システムでは、「名前のない毒」を検出できない。すなわち、完全犯罪が成立する。 「高野島が死んだときの私のアリバイ？いいえ。一人で自宅にいたのでアリバイはありません」 悠然と微笑む馬場路子に、ミコトたちはどう立ち向かうのか？

ミコト（石原さとみ）らUDIメンバーは警察の依頼により、集団練炭自殺の現場に出向く。 そこには4人の遺体があり、刑事の毛利（大倉孝二）は事件性がないと主張するが、ミコトは解剖することを決める。 解剖の結果、3人は一酸化炭素中毒で自殺と断定された。ところが、ひとりの少女の死因は“凍死”であることが判明。さらにその少女の胃の中から、解読不可能なダイイングメッセージが発見される。間違いなく事件であると確信したミコト、六郎（窪田正孝）らUDIメンバーは、所長の神倉（松重豊）に止められながらも、身元不明の少女が残したメッセージの意味を必死で解読しようとする。そんな中、ある理由から突然ミコトは六郎を温泉に誘う。温泉地へと向かったミコトと六郎は、驚くべき事実を突き止める。 だが、そんな2人を絶体絶命のピンチが襲う!! 集団自殺に見せかけた事件の真相とは一体？

ミコト（石原さとみ）は半年前に発生した“主婦ブロガー殺人事件”の裁判に、代理証人として出廷することになる。被告は被害者の夫の要一（温水洋一）。殺害の動機は、妻からの精神的DVによるものだと罪を認めていた。しかし裁判で証拠として提出された包丁が本当の凶器ではないことに気づいたミコトは、凶器の矛盾を指摘。それを聞いた被告の要一も、一転して無実を主張する。 裁判は大混乱になり、検事の烏田（吹越満）はミコトに激怒。検察を敵に回すと警察庁からUDIへの補助金にも影響があるのではと所長の神倉（松重豊）が心配する中、ミコトは事件の真実を明らかにするため再び法廷に立つことを決意する。白いものをも黒くするという異名をとる有罪率99.9%のやり手検事とミコトの法廷バトルが始まる！

ある日、ミコト（石原さとみ）の母であり、弁護士の夏代（薬師丸ひろ子）がUDIに解剖の依頼にやってきた。バイク事故によって、若くして亡くなった佐野（坪倉由幸）の死因を究明してほしいという。 佐野には妻と子供が２人いたが、バイクの任意保険が切れていた上に生命保険にも加入していなかった。子供2人を抱えて途方に暮れる妻・可奈子（戸田菜穂）を助けるべく、夏代がUDIに連れてきたのだ。 佐野が事故を起こした原因として考えられるのは3つ。 ①佐野が勤めていた工場の長時間労働による過労 ②乗っていたバイクの修理ミス ③かかりつけ医師による病気の見落とし 死因次第で責任の所在が変わるため、死因究明は遺された家族にとっては重要な問題となる。また、疑いをかけられた勤め先の工場長、バイク屋の店長、病院の弁護士がUDIにやってきて、醜い責任の押し付け合いをし始める。 中立公正な立場にあるミコトたちは解剖に取り掛かるが、佐野の意外な死因を発見してしまうことに…。果たして、UDIは遺された家族を救うことができるのか？！ その一方、UDIに『お前のしたことは消えない、裁きを受けろ』と書かれた脅迫状が届く。中堂（井浦新）は自分に宛てられたものだと言うが…。 葬儀屋の木林（竜星涼）を使って怪しい動きをしている中堂の秘密がついに明らかになる…！？

坂本（飯尾和樹）が辞めたことで、人材不足となったUDI。そのため、しばらくの間、中堂（井浦新）はミコト（石原さとみ）が率いる三澄班のサポートをすることに。 そんなある日、鈴木巧（泉澤祐希）という人物が、UDIに溺死した妻の解剖を依頼しにやって来る。海に飛び込むところを目撃した人がいたため警察は自殺と判断したが、妻が自殺などするはずないという鈴木は、青森からはるばるUDIを訪ねてきたという。 早速、解剖に取り掛かるミコトたちだったが、葬儀社の木林（竜星涼）が血相を変えてUDIへやって来る。 なんと、鈴木が持ち込んだのは葬儀場から盗んだ遺体だったのだ。 つまり執刀医のミコトは、死体損壊罪という大罪を犯していたことに…。 遺体を盗んでまでUDIに解剖を依頼した鈴木の目的とは一体何なのか？

高級ジム主催の合コンパーティーに参加した東海林（市川実日子）は、翌朝見覚えのないホテルのベッドで目を覚ます。 隣を見ると、昨夜のパーティーに参加していた権田原（岩永洋昭）が死んでいた…!! 混乱した東海林は、ミコト（石原さとみ）をホテルに呼び出す。ミコトが詳しい状況を聞こうとするも、東海林は店を出た後の記憶がまったくないという。 そんな中、ミコトは権田原の遺体を見てあることに気づく…。 一方UDIでは、中堂（井浦新）と六郎（窪田正孝）が道端で突然死した男性の解剖を行っていた。 偶然にも、その男性と権田原の意外なつながりが判明。 警察は連続殺人事件とみて捜査を始めるが、容疑者として疑われているのは東海林だった…。 中堂は『警察の任意同行に応じると殺人犯にされる』と東海林に逃げるよう促す。 ミコトらUDIメンバーは、東海林の容疑を晴らすべく死因究明に奔走する。

ある日、ミコト（石原さとみ）の携帯に「これを見たら電話をください」と謎のリンクアドレスが貼られたメールが届く。差出人は、予備校で働く弟・秋彦（小笠原海）から紹介された法医学に興味を持つ高校1年の男子生徒だ。 ミコトがアドレスをクリックすると、「殺人者S」と名乗る学生が、自分が殺したというYの遺体を「殺人実況生中継」としてライブ配信していた!! 殺人者Sはミコトに対し、「Yくんの死因はなんでしょう？」と挑戦状を叩きつける。 もし答えを間違えたら、人質になっているXも殺すという…！ 中堂（井浦新）は挑発に乗るなと止めるが、ミコトはSの勝負に乗ることに。 しかし、ライブ配信で映し出される映像しか死因を特定するヒントはない。果たしてミコトは、遠隔診断でYの死因にたどり着けるのか!? 法医学者VS殺人者Sの勝負の結末は？ 衝撃の事件には隠された秘密があった…。

雑居ビルで火災が発生し、UDIに10体もの焼死体が運ばれてくることに。遺体は黒く焼けこげていて、全員が身元不明の状態。ミコト（石原さとみ）、中堂（井浦新）らUDIメンバーは、ヘルプとして来た坂本（飯尾和樹）の手も借りながら次々と解剖を進めていくが、身元判明は困難を極める。 一方で、神倉（松重豊）は将棋の師匠として慕っているごみ屋敷の主人（ミッキー・カーチス）の元を訪ねていた。彼の妻は1年半前に亡くなりUDIで解剖されたが、今も死を受け入れられずにお骨の引き取りを拒否しているのだった...。 解剖の結果、ミコトは９番目の遺体が焼死する前に後頭部を殴られていた可能性があると指摘。腰にはロープで縛られていたような皮下出血も見つかり、単なる火災ではなく殺人を隠すための放火だったのか...？と疑念を抱く。 また火災現場で唯一助かった男がいることも判明。その男が入院していたのは、六郎（窪田正孝）の父・俊哉（伊武雅刀）が勤める病院だった。俊哉はUDIを訪ねてきて、男の病状を伝えるとともに、息子を解雇してほしいと申し出る...!!

空き家に置かれたスーツケースの中から若い女性の遺体が発見された。 ミコト（石原さとみ）が遺体を確認すると、中堂（井浦新）の死んだ恋人・夕希子（橋本真実）と同じ“赤い金魚”の印が口内から見つかったーー！ “赤い金魚”が口の中に残されていたご遺体は、夕希子を含め過去に3体。 UDIは“赤い金魚”のあるご遺体は、同じ犯人によって殺された可能性が高いと毛利刑事（大倉孝二）に訴えるが、正式な証拠がないと訴えを却下される。 それでもミコトたちは犯人に繋がるヒントを見つけるため、スーツケースの中から見つかった女性を解剖し死因究明を進める。 ミコトは胃の内容物が、強烈な腐敗臭を放っていることに違和感を覚える。果たして女性の死因とは何なのか…？ その一方で、神倉（松重豊）は過去に週刊ジャーナルに掲載されたUDI関連の記事を見て、ある疑念を抱く…。 さらに警察庁を訪れた神倉は、驚くべき記事を目にすることに…！ そしてミコトと中堂は、とある証拠を発見し事件は急展開を迎える！ 中堂の恋人を殺した犯人はいったい誰なのか！？

中堂（井浦新）の恋人・夕希子（橋本真実）をはじめ、複数の女性を殺害した疑いのある高瀬（尾上寛之）が警察に出頭。 しかし、遺体損壊は認めたものの肝心の殺害については否定する。殺人を立証できる証拠もなく、ミコト（石原さとみ）たちは歯がゆさを感じながらも、高瀬を殺人罪で裁くため検証を続ける。 そんな中、六郎（窪田正孝）がUDIの情報を週刊誌にうっていたことがメンバーに知られ、UDIに崩壊の危機が訪れる…！赤い金魚殺人事件の全容がついに明かされる最終話！10分枠大スペシャル！