ATARU（中居正广饰）的思考能力远超于常人，可是却难以与人沟通。他那令人难以理解的言语和无法揣摩的行径，常常令人们陷入惶恐。然而，他运用他那独特的大脑所发掘的一系列不规则的“关键词”，均指向了案件的真凶和事件的真相。刑警蛯名舞子则负责将阿齐列出的谜团碎片拼接起来。由此ATARU，泽和舞子三人这一奇妙的组合，便一次又一次的面临着各种事件。
某天，纽约和东京同时发生两起案件。第一嫌疑人、和ATARU拥有同样特殊能力的神秘女性MADOKA（堀北真希饰）浮出水面。为追查此人，FBI与警视厅展开合作，但却在火灾现场发现MADOKA的遗体。与此同时，犯罪手法如出一辙的案件再次发生，大家不约而同地将怀疑的目光转向ATARU。