「第九」是個透過掃描死者大腦，將其記憶影像化破解懸案的偵查機構。擁有稀世美貌的室長薪（生田斗真飾演），和新進偵查官青木（岡田將生飾演）接獲任務，要窺看死刑犯露口（椎名桔平飾演）的大腦，找出行蹤不明的長女絹子。然而所看到的記憶影像，卻使偵查官們為之震撼。另一方面，刑警真鍋（大森南朋飾演）找到一位與絹子有關的男人，男人卻在真鍋面前自殺，後來更發現全日本有九人都在同一時間自盡。追尋答案的同時，曾震驚日本的凶惡罪犯貝沼（吉川晃司飾演）漸漸浮出檯面。貝沼已在獄中死亡，窺看過他大腦的「第九」偵查官全都喪命。薪的摯友鈴木（松坂桃李飾演）也因牽扯到貝沼事件，悲劇性死亡。一直不願碰觸鈴木記憶的薪，終於下定決心，在鈴木生前戀人、監察醫雪子（栗山千明飾演）協助下，播放了他腦中記憶影像。終於，鈴木不惜以性命為代價守護的「秘密」即將揭曉。