一頭卷曲長發、永遠的黑色西裝，舉止優雅且態度謙和的古畑任三郎（田村正和飾）憑借敏銳觀察力與縝密推理，總能揭開罪惡真相。新一季中，患有自律神經失調癥長期休養的今泉慎太郎（西村雅彥飾）陷入熱戀，卻意外卷入殺人案成為嫌疑人。案件告破后，這對刑警搭檔重聚，接連面對多重挑戰：涉嫌殺害同事的女校教師宇佐美百合江（澤口靖子飾）、策劃摩天輪爆炸案的林功夫（木村拓哉飾）、智力挑戰賽冠軍千堂謙吉（唐澤壽明飾）、赴美途中邂逅的神秘女子（鈴木保奈美飾）……無論是精心設計的心理博弈，還是看似無懈可擊的完美犯罪，古畑始終以獨特方式追查蛛絲馬跡，最終讓真相水落石出。