科捜研の真野（錦戸亮）は、絞殺されたものと思われる8歳の少女（高松咲希）に関する鑑定を依頼される。被害者は、同級生の三島唯（稲垣来泉）と公園内の山林に基地のようなスペースを作って遊んでいた。そして夕方になり唯は先に帰るが、その後、被害者の母親から娘が帰宅しないとの通報があり、翌朝、遺体となって発見された。死因は窒息死。被害者の通う小学校付近では不審者の目撃情報もあったという。 ノンナ（新木優子）とともに付着物のDNA鑑定などを行った真野は、被害者に暴行された形跡がないことを確認する。するとそこに、虎丸（船越英一郎）の先輩でもある刑事・鶴見茂（大地康雄）が現れる。鶴見は、20年前と10年前に起きた連続幼女殺人事件を追っており、今回のケースも犯行手口が酷似しているという。実は鶴見たちは10年前に被疑者として西内智幸（池内万作）をマークしていたものの、証拠不十分で逮捕できなかったのだ。その西内は、被害者も時々訪れていた児童館のボランティア職員だった。虎丸は、被害者の両親・志津香（松本若菜）と直樹（永岡佑）に会いに行くが、2人はお互いに責任をなすりつけケンカを始めてしまう。 そんな中、真野たちは証拠を求めて臨場に。そこで木の枝が折れていることに気づいた真野が周辺を調べると、タバコの吸い殻が落ちていた。吸い殻から採取した検体のDNA型は、西内のDNA型と一致し・・・。

科捜研法医研究員の相楽（山崎樹範）の兄・浩司（やべきょうすけ）が遺体で発見。発見場所は浩司のアパートで、第一発見者は、アパートの大家から浩司と連絡が取れないとの連絡を受けて訪れた相楽だった。死因は、頸動脈を切られたことによる失血死。また、室内は荒らされ、財布や預金通帳等がなくなっていた。真野（錦戸亮）とノンナ（新木優子）は、臨場要請を受け現場へ。そこで虎丸（船越英一郎）は、遺体に首以外の傷がないことから、強盗に見せかけた顔見知りの犯行だと主張する。 真野たちの鑑定によれば、室内から被害者以外の型は見つからなかった。しかし真野は、収納ボックスの引き出し内に付着した飛沫血痕が気になっていたのだ。犯人が浩司を殺してから強盗に見せかけて部屋を荒らしたのなら、引き出しの内側に血痕がつくはずはないからだ。 相楽は、浩司とは何年も会っていないと話し、浩司はうそを並べて家族や友人から金を借りており、相楽自身も300万円ほど貸したままだとして、アイツは殺されても仕方のないうそつき野郎と言い放つ。 浩司は、金を借りた相手と金額を書き残していた。そのリストを元に犯人を絞り込もうとする虎丸たち。そんな中、浩司が3000万円の定期生命保険に入っており、今月で保険期間が終了することが判明する。一方、携帯電話の履歴から、事件前、浩司は相楽に何度も電話し、ふたりで会っていたこともわかり・・・・・・。

科捜研の 真野（錦戸亮）のもとに、捜査一課の刑事・虎丸（船越英一郎）から鑑定依頼が届く。黒鷹山の山道付近で殺害遺体が発見されたのだ。 被害者は、スナックに勤める海東奈津美（滝沢沙織）。死因は頭部を強打されたことによる脳挫傷で、死後3日が経過していた。また、遺体の周辺からは、被害者とは違う人物の毛髪が見つかっていた。毛髪のDNA鑑定を行ったノンナ（新木優子）は、それが18年前に誘拐され、そのまま行方不明になっている幼児のものであることを知る。 18年前に起きた『鶴竹町幼児誘拐事件』は、スーパーで買い物中の母親・島本彩花（矢田亜希子）が目を離した隙に、娘のユウちゃんが誘拐された事件だった。彩花と父親の彰（山中聡）は、誘拐犯からの指示に従って身代金を届けた。だが、ユウちゃんがいるというコテージにはその姿はなく、代わりに誘拐犯と思われる暴力団の準構成員・神崎徹（石垣佑磨）の遺体があったのだ。彩花たちはそこで初めて警察に通報したが、結局ユウちゃんは行方不明のまま。身代金も消え、神崎を殺した人物の正体もわかっていなかった。虎丸は、今も娘の行方を探して街頭でビラ配りをしている彩花たちに事情を伝え、協力を要請した。 そんな折、遺体で見つかった奈津美が、18年前に鶴竹町に住んでいたことが判明する。一方、真野は、明日が休日だというノンナに、予定がないなら付き合ってほしい、と声をかけ・・・。

真野（錦戸亮）のもとに「君のお兄さんのことで話がある」という男から電話があった。真野は指定された場所で男を待ち続けたが、結局誰も現れなかった。 そんな折、河川敷でホームレスの男性の変死体が発見される。被害者は新妻大介（伊藤高史）。高校3年生のときに失踪して以来行方不明で、捜索願が出されていた。死因は溺死。だが、肺などには液体が残っていたものの、体には濡れた痕跡はなかった。また、現場には血液のようなものが付着した軍手も落ちていた。虎丸（船越英一郎）たちは、科捜研の海塚（小雪）に、遺体から採取した液体と軍手の検査を頼むとともに、臨場を依頼する。鑑定の結果、液体は水道水で、鉄のさびと思われる物質が検出された。一方、軍手にはいくつかの小さな穴が開いており、男性ひとり、女性ふたりの古い血液が付着していたが、データベースで照合しても身元は不明だった。また、軍手の内側から検出された皮膚片は、被害者とは別の人物のものだった。 臨場に向かった真野たちは、現場付近の水道から水を採取する。するとそこに、早川尚文（萩原聖人）が献花を持って現れる。早川は、新妻の高校時代の担任だという。虎丸は、新妻が失踪した理由を早川に尋ねた。すると早川は、当時新妻が、友人が家族を刺殺して自殺したことにショックを受けていたことを話す。その事件とは、真野の家族が殺された25年前の『武蔵野一家殺人事件』のことだった。