法醫三澄美琴在非自然死亡原因研究所（簡稱UDI）工作，研究所坐落在東京都23區以外的西武藏野市中心，接收全國各地發現的死狀異常或因遇害而死的遺體。每年，這里受警察和地方自治體委托處理的遺體大約400具。解剖這些遺體并查明死因就是UDI的職責。UDI有兩個團隊——三澄班和中堂班。三澄班的主刀法醫是美琴，臨床檢查技師是東海林夕子，記錄員是久部六郎。中堂班的主刀醫生的中堂系，臨床檢查技師是坂本誠。而統率這兩支富于個性的團隊的人是所長神倉保夫。這天，一對中年夫婦造訪UDI。他們那獨自生活的兒子高野島渡去世了，警察方面判定是虛血性心臟病。高野島夫婦不認可這個死因，因為兒子很年輕，喜歡登山，身體健康，就算是外行也不相信這樣的人會有心臟病。他們希望警方能調查兒子的真正死因，但警方以案件沒有疑點為由拒絕了。

美琴等人馬上開始解剖。結果發現心臟沒異狀，反而發現了急性腎功能不全的癥狀。美琴懷疑是毒藥致死，進行了詳細調查，卻不能確定是哪種毒藥導致死亡。這時，傳來消息，和高野島一起工作的年輕女同事在高野島去世的第二天也突然死亡，死因不明。為了查明死因，美琴、六郎和東海林一起去了高野島的公寓，遇到了高野島的未婚妻馬場路子。馬場也是高野島遺體的第一發現人。他們聽說馬場的工作是開發某種劇毒藥品。因為沒人知道的毒藥，所以她開發的是“無名毒”。在現有的毒藥鑒定體系中，法醫只能用已知的毒藥進行對比檢測，所以沒法檢出“無名毒”。也就是說高野島是被害的。當馬場被問及高野島死亡時她是否有不在場證明時，她竟微笑著說她一個人在家，所以沒有不在場證明。

美琴所在的UDI團隊接到來自警方的委托，到集體燒炭自殺的現場進行勘查。現場有四具遺體，刑警毛利主張這不是案件，而美琴決定進行解剖。解剖結果表明，有三人是一氧化碳中毒，可以斷定為自殺。但是，有一個少女的死因卻是“凍死”的。而且，不可思議的是，在她的胃里發現了隱形眼鏡。美琴確信這是一起殺人案。她和六郎等隊員不顧所長神倉的阻止，嘗試解讀身份不明的少女留下的信息的意思。這時，因為某原因，美琴突然邀請六郎去溫泉。前往溫泉時，美琴和六郎發現了令人震驚的事實。而此同時，生死悠關的危機也向二人襲來。

美琴作為半年前發生的“主婦博主殺人案”的證人出庭。被告是被害者的丈夫要一。他承認有罪，說殺人動機是不堪忍受妻子的精神虐待。然而，在審判中，美琴發現作為證物提交的菜刀并非真正的兇器，她當場指出了這一點。

聽到她的話后，被告要一也突然翻供，聲稱自己無罪。法庭上一片混亂，檢察官鳥田很生氣。所長神倉擔心與檢察廳作對會影響警察廳給UDI的撥款，而美琴則決心再次出庭以便找出此案的真相。于是，她與能顛倒黑白、檢控成功率高達99%的檢察官，在法庭上展開了對決。