都内で連続爆破事件が発生し、警視庁捜査一課の林田虎之助（演：水嶋ヒロ）と上司の段原智美（演：香川照之）は、容疑者・久住竜介（演：木村拓哉）を現場で逮捕した。 。警視庁では龍介が緻密な推理力で真犯人を素早く突き止め、二人とも驚く。実は龍介は科学警察研究所（IPS）の脳科学部門の新部長だったことが判明。 5年前、まだナイトクラブで働いていたが、事故により右脳が異常に発達し、優秀な脳科学者となった。 IPS脳科学部では、龍介が化学部から派遣された唯一の助手ユリ・カジン(綾瀬はるか)をユニークな方法で導き、一見信じられないような難事件の数々を警視庁の捜査に協力していく。このドラマには毎回、広末涼子、市川海老蔵、Gackt、亀梨和也、仲間由紀恵、香取慎吾らがゲストとして登場する。