Le grand avocat Shigemori est chargé de défendre Misumi, accusé de vol et d’assassinat. Ce dernier a déjà purgé une peine de prison pour meurtre 30 ans auparavant. Les chances pour Shigemori de gagner ce procès semblent minces, d’autant que Misumi a avoué son crime, malgré la peine de mort qui l’attend s’il est condamné...
Utsumi Kaoru, une flic, est amenée à prendre contact avec Manabu Yukawa, surnommé Tantei Galileo, un professeur d'université et un physicien de génie, pour résoudre une mort étrange. Ils vont enquêter ensemble, elle pour faire régner la justice, lui pour trouver la cause scientifique de cette mort.