法医学者の大達珠実（江角マキコ）は、２年３ヶ月のアメリカ留学から帰国し、上都大学法医学教室の特任准教授に就任することに。彼女は初出勤の途中、ジョギング中の男性・赤井が突然倒れるところに出くわす。 珠実が応急処置をほどこして赤井は上都大学病院に運ばれるものの、まもなく死亡。事件性はないと思われたが、珠実は警察に連絡する。やってきた刑事の釜津田知佳（石原さとみ）は、心筋梗塞の発作による病死と見なす。しかし珠実は「解剖してみなければ正確な死因は分からない」と死因不詳を主張し、知佳と衝突。非協力的な珠実に業を煮やした知佳は、法医学教室の准教授・名倉潤之助（稲垣吾郎）を呼び、彼が珠実に替わって知佳の意向に従った「病死」という死体検案書を書く。 そんな中、男性の変死体が発見される。亡くなった田口（金山一彦）が妻の良美（野波麻帆）と激しいケンカを繰り返していたという近所の人の証言を得た知佳は、良美に疑いの目を向ける。一方、赤井の死に不審を抱く珠実は、赤井の司法解剖を妻の由紀子（手塚理美）に勧めるが、由紀子は拒否する。はたして、二人の男性の死の真相は…!?
知佳（石原さとみ）は、恋人の名倉（稲垣吾郎）のそっけない態度や他の女性の影を感じさせる不審な行動が気になっていた。そんな中、マンションで転落死した変死体が発見され、知佳が捜査をすることに。亡くなったのは沙織(市川由衣)という若い女性で、自殺の可能性が高かった。沙織の携帯電話の発信記録から、彼女が名倉に３回電話をかけていることが分かる。知佳は動揺しながらも、名倉に事情聴取をする。それに対し名倉は、沙織とはしばらく会っていないと言う。一方、珠実（江角マキコ）は、沙織の遺体を調べたいと考える。沙織が通院していた精神科医・清美（山下容莉枝）は、沙織が精神的に不安定だったことを証言。沙織の死は自殺の線がさらに濃厚となるが、沙織の母・雅子（朝加真由美）が、娘の遺体を詳しく調べてほしいと主張。珠実が沙織の遺体を解剖したところ、意外な事実が明らかになる。
知佳（石原さとみ）は、中学時代のクラス会に出席することに。当時仲良しだった千秋が来ていなくてガッカリするが、付き合っていた正樹（渡部豪太）と再会。彼は、結婚を考えている恋人がいると語る。そんな中、若い女性の変死体が公園で発見される。所持品がなく身元が確認できないこの遺体は、司法解剖へ。珠実（江角マキコ）が解剖した結果、亡くなった女性は死の直前に整形手術を行っていたことと、死因が溺死だということが判明する。しかし、彼女が死亡した現場で溺死する原因は見当たらず、「公園で溺死！？」と謎は深まるばかり。その後、彼女の名前が“里中知佳”であると分かる。しかし、その名前も偽名だった。“里中知佳”が整形手術を行った病院で彼女の整形前の写真を見た知佳は、ある疑念を抱く。
珠実（江角マキコ）は、康介（青木綾平）が知佳（石原さとみ）を友達として家に連れて帰ってきたことに驚く。大達家で食事をした知佳は、珠実が幸せな家庭を築いている様子を見てうらやましくなる。翌日、神社に行って良縁祈願をした知佳は、その神社近くで若い女性が倒れているのを見かけ、救急車を呼び上都大学病院へ。その女性・瑠璃はドナーカードを持っていて、心臓を親族優先で提供するという意志表示をしていた。彼女には心臓移植を待つ入院中の母親・佐江子がいた。瑠璃はクモ膜下出血で脳死状態に。クモ膜下出血の原因は病気か外傷か不明だった。事件性がなければ脳死判定の後に心臓移植が行われるが、事件性がある場合は司法解剖となり、移植手術は行われない。現場検証の結果、知佳は事件性なしと判断するが、佐江子は「娘の心臓はもらえない」と移植を拒否し…。
成海（ブラザートム）、藤村（大野拓朗）、八代（マギー）が男性の変死体を発見した。連絡を受けた珠実（江角マキコ）と知佳（石原さとみ）が現場に駆け付ける。遺体の司法解剖が決まり、珠実が担当することに。解剖には珠実の他、知佳、名倉（稲垣吾郎）、成海らが立ち会う。解剖の結果、亡くなった男性は、まだ日本で確認されていない新型感染症に感染していた疑いがあると判明し、珠実たちにも感染した可能性が。その感染症の致死率は30％だという。ウイルスを拡散させないように、珠実たちは隔離される。そんな中、知佳が体調不良を訴える。その症状は、新型感染症の初期症状とよく似ていて…。
珠実（江角マキコ）宛に脅迫めいた内容の手紙が届く。珠実が解剖した遺体の死体検案書に対して不満を抱いた遺族からのクレームと思われた。その後、珠実に手紙の差出人と名乗る男から電話がかかってくる。その男の父親は３年前にビルから転落して死亡し、珠実が解剖して自殺と判断したが、男は父が何者かに殺されたのだと信じていた。珠実に恨みを抱く男は、康介（青木綾平）を誘拐したと珠実に告げる。彼の正体は、３年前に珠実が解剖した柳田利夫という男性の息子・晃彦（入江甚儀）だった。珠実は晃彦に脅されて一人で康介の行方を追うが、行き詰まってしまう。どうしていいか分からなくなった珠実は、知佳（石原さとみ）に康介が誘拐されたことを打ち明ける。知佳から、柳田の死は自殺で間違いなかったのかと問われた珠実は、意外な言葉を口にする…。
珠実（江角マキコ）は、夏休みをとって家族でキャンプへ行くことに。勤務医の高広（市川亀治郎）は、36時間の勤務明けで出掛ける予定だった。高広が勤務を終えて病院を出ようとしたとき、脳梗塞で意識不明の患者が搬送される。患者は、梶田弘樹という少年。手の空いている医師がおらず、高広が緊急オペを行う。手術は成功したと思われたが、一週間後に弘樹は突然倒れて亡くなる。高広にも原因が分からず、遺族に病理解剖を勧めるものの、拒否される。珠実も遺族の説得にあたり、司法解剖を提案。しかし、司法解剖をするには警察に届け出る必要があり、それは高広が被疑者となってしまうことでもあった…。
珠実（江角マキコ）を上都大学法医学教室から外せという武田（小日向文世）への脅迫が続き、武田は追い詰められていた。武田の様子に異変を感じた美亜（志田未来）は、父のことが気がかりでならない。名倉（稲垣吾郎）は、美亜に「いつでも力になる」と声をかけるのだった。そんな中、プロボクサーの大山修治が、所属するボクシングジムで倒れているところを発見される。彼は心肺停止状態に陥っていて、まもなく死亡。知佳（石原さとみ）は捜査を開始するが、上司から捜査中止を命じられる。修治の兄・克治は、警察から修治の死は病死という説明を受けたものの納得できず、遺体を解剖してほしいと上都大学法医学教室を訪れる。解剖を引き受けようとした珠実に対し、武田は解剖を許可せず…。
プロボクサー・大山の死体検案書に虚偽の死因を書いたのは、武田（小日向文世）だった。それを知ってショックを受ける珠実（江角マキコ）と知佳（石原さとみ）。そんな中、意識不明となった武田が関東医療センターに運ばれる。高広（市川亀治郎）が緊急手術を行うが、武田の意識は戻らず危険な状態が続く。付き添う美亜（志田未来）の前に、代議士・縄文寺の秘書・奥山（羽場裕一）が現れる。倒れていた武田を病院に運んだという奥山は、酔っていた武田が誤って階段から落ちたかのように語るのだが…。
入院中の武田（小日向文世）の容体が急変。心配した珠実（江角マキコ）の連絡により高広（市川亀治郎）がいち早く気付き、事なきを得る。何者かが武田にインスリンを打ち、故意に不整脈を引き起こしたのが原因だった。知佳（石原さとみ）は、武田が殺人未遂に遭ったことで捜査を認めてほしいと上司に訴えるが、警察上層部の判断で却下されてしまう。知佳と破局した名倉（稲垣吾郎）は、代議士・縄文寺（鹿賀丈史）と密会。美亜（志田未来）は、父の命が狙われるのは自分の腎臓移植と関係があると気付き始める。武田は、死因ねつ造や隠ぺいに加担した自らの罪を語る。そして、その事実をすべて公表しようとするが…。
代議士・縄文寺（鹿賀丈史）は記者会見で、関東医療センターで行われていた死因の隠ぺいねつ造は秘書・奥山（羽場裕一）と武田（小日向文世）が自分と関係なく行っていたと主張。まもなく奥山が遺体で発見される。奥山が亡くなったことで、珠実（江角マキコ）と知佳（石原さとみ）は縄文寺の罪を証明できなくなる。名倉（稲垣吾郎）は、縄文寺から奥山の死体検案を任され、死因を自殺にするよう指示される。珠実は奥山の妻・美里に、奥山の死には不審な点があると訴える。しかし、美里は口を閉ざし…。