天才数学者でありながら不遇な日々を送っていた高校教師の石神は、アパートの隣室に一人娘と暮らす靖子に秘かな想いを寄せていた。靖子は、元夫の富樫にしつこくつきまとわれ、発作的に自室で彼を殺してしまう。 警察への自首を覚悟した靖子だったが、殺害に気づいた石神は、彼女たちを救うため、完全犯罪を企てる。 そして、靖子にこう言うのだった。「私の論理的思考にまかせてください」 草薙刑事から事件のあらましを聞いた帝都大学理学部の助教授、ガリレオこと湯川 学は、関係者の中に懐かしい名前が混じっていることに気づく。帝都大学の同期生で、湯川が唯一天才と認めた男、石神哲哉だった。