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主人公の新人刑事・桜木泉（上戸彩）は、警視庁捜査一課に新設された特命捜査対策室特命捜査第4係に配属されて3か月が経ったところから物語は始まります。この「未解決事件特命捜査対策室」で扱うのは、「コールド・ケース」と呼ばれる時効直前の未解決事件、メンバーも、個性豊かな面々が顔を揃えています。室長の長嶋秀夫（北大路欣也）を筆頭に、元機動捜査隊で武道派の塚本圭吾（宮迫博之）、元プロファイラーの高峰涼子（山口紗弥加）、チーム最年長ながら抜群の記憶力をもつ白石晋太郎（中原丈雄）、元鑑識官の倉田工（杉本哲太）、冷静沈着な頭脳派の深沢ユウキ（丸山智己）。刑事としてまだ経験も浅く、腕もないながら、人一倍正義感が強く、熱意と粘り強さを併せ持つ泉は、同時に被害者遺族に対する思いも強く、真実を暴くことに尽力します。そのため、事件の調べものを熱心にするあまりに対策室に寝泊まりすることもしばしば。事件の加害者や被害者の行動を徹底的に分析し、同じ行動をとってみることでその時、加害者や被害者がどんな思いで、どんな行動をとったのかを理解し、事件解決のヒントを得ることも。そんな泉は、時に1人で事件を調査し、誘拐されてしまうアクシデントに見舞われながらも、個性豊かな捜査員の中で、奮闘し、時に対立しながら、「コールド・ケース」と呼ばれる未解決事件に挑み、一人前の刑事として成長していきます。

主人公の桜木泉（上戸彩）が特命捜査対策室特命捜査第4係から八王子南署強行犯捜査係に異動となって半年が経っていました。古巣の4係では、変わらず室長の長嶋秀夫（北大路欣也）を中心に、塚本圭吾（宮迫博之）、高峰涼子（山口紗弥加）、白石晋太郎（中原丈雄）、倉田工（杉本哲太）らが活躍していました。深沢ユウキ（丸山智己）だけは、捜査一課殺人犯捜査第8係の係長となって異動していました。そんなある日、八王子の産婦人科医院の院長・板東良平（吉田鋼太郎）と、身元不明の男が亡くなる放火事件が起こります。ところが、院長の板東の死因は一酸化炭素中毒であったが、身元不明の男の遺体から銃弾が見つかり、銃殺であることが判明。しかも、その銃弾は4係の白石が14年間追い続けている、1997年に都営住宅のゴミ捨て場で女性の遺体が発見された「八王子事件」の銃弾と一致。捜査一課の係長の深沢は、4係に応援要請を入れ、所轄の泉は4係の面々や深沢と半年ぶりの再会を果たします。ところが泉が任されたのは雑用ばかり。そこで捜査に出られない泉は、白石がこれまでまとめてきた「八王子事件」の捜査資料に目を通し、「八王子事件」でゴミ箱で見つかった被害者となった違法滞在者の中国人チャン・イーリン（菅野莉央）に、腎臓摘出痕や出産した形跡があったことを知ります。一方、板東産婦人科の事件で身元不明だった遺体は、野沢誠二（長谷川公彦）とうい男性であることが判明します。捜査を進めていくと、野沢には、妻の秀子（藤吉久美子）と咲（高畑充希）という娘があり、娘の咲は白血病を患い入院中であること、さらに野沢夫婦は不妊の悩みのすえできた娘を板東の病院で出産していたこともわかりました。また、院長の板東は、かつて臓器売買に関わっていた可能性があること、加えて厚生労働大事の三原敦夫（山崎一）と繋がりがあることがあったことがわかります。高峰涼子とコンビを組んで捜査に加わることになった泉は、野沢の娘・咲の入院先に向かい、母の秀子に、臓器売買の夫・誠二が殺された心当たりはないか聞きますが、何もないといいます。その頃、塚本と倉田は板東の病院で看護師兼経理をしていた畑山昭子（堀内敬子）に聞き込みをしていましたが、有力な情報を得られずにいました。そこに、科捜研の分析結果から、イーリンと野沢の所持品から同様にタツノオトシゴの成分が検出されたことがわかります。さらに、「八王子事件」の当時、暴力を振るう父親からイーリンに助けてもらいイーリンを慕っていた山本基喜（柳下大）が、板東産婦人科からイーリンの写真を奪って逃走しているとの情報もはいります。様々な情報が錯綜する中、いまだ真相が見えないでいる泉らでしたが、ついに板東は臓器売買ではなく、14年前に火災事件の容疑者・立花（草野康太）というチンピラが抱えていた不法滞在の妊婦が産んだ赤ん坊を子供のできない夫婦に売る、人身売買に関わっていたことを突き止めます。野沢夫婦もまた、板東から子供を買い、その子供こそが、娘の咲だったのです。そして、咲を産んだのは、「八王子事件」の被害者となったイーリン。ところが、逃走していた立花がビジネスホテルの風呂場で溺死して発見されます。さらに、「八王子事件」と板東産婦人科の事件で使われた拳銃も発見され、事件は犯人死亡で終わりを迎えることになります。しかし、14年前、立花がなぜ放火事件を起こしたのか、真相は謎のままでした。そこで、捜査の指揮をとっていた深沢は、捜査本部が解散されてからも、捜査を続けることにしたのです・・・。

八王子南署強行犯捜査係にいた主人公・桜木泉（上戸彩）は、警視庁内の組織再編による人事異動で、捜査一課に新設された「特殊犯罪捜査対策室」に配属されました。そこで待っていたのは、これまで経験のない、「潜入捜査」。慣れない「潜入捜査」に悪戦苦闘する泉とコンビを組むことになったのは、高い知識と経験、能力を兼ね備え「歩くトカゲ」と呼ばれる特殊班の精鋭・瀧河信次郎（桐谷健太）。瀧河は、桜木とのコンビに納得しないながらも、厳しく桜木を指導していきます。桜木は、瀧河の指導を仰ぎながら、次々に持ち込まれる事件を捜査していきます。半年の間に13人も死亡事故が発生している商品を販売した企業の事件では身分を隠して接触し、子供が立て続けに誘拐された学園の事件では学園のガーデナーになって、有名絵画強奪事件では愛好家の家にハウスキーパーとして、また、宝石強盗事件が起きた高級住宅街には住人として潜入し、事件を解決へと導きました。そして、本作の終盤で起きる女性の連続殺人事件では、仲間である特殊犯罪捜査対策室捜査支援分析班分析研究員の竹林（木村了）にその疑いがかかり、泉たちは竹林の潔白を証明するために真犯人を捜査します。捜査を進めた泉は、「絶対零度～未解決特命捜査～SP」で泉自身が取り逃がした、畑山昭子（堀内敬子）と対峙することになります。さらに、昭子を操る黒幕と対決することに・・・。物語の最後には、目の病から刑事を引退した瀧河に代わり、泉の相棒として後輩の山内（横山裕）が登場、泉は山内の指導係となり、瀧河がそうだったように泉もまた山内を厳しく指導する姿が描かれています。

主人公の元公安のエリート刑事だった井沢範人（沢村一樹）は、元警察官だった妻と子供を殺され、家族を殺害した犯人を追い詰め、手にかけようとしたため、井沢は、総務部資料課分室へ異動を命じられます。しかし、そこは、資料課分室は表向きの姿で、実は刑事企画課特別捜査官・東堂定春（伊藤淳史）が指揮する未然犯罪捜査「ミハン・システム」の実用化を目的とした極秘任務を負った部署でした。この未然犯罪捜査「ミハン・システム」は、AIがあらゆるビッグデータを解析し、これから起こるだろう重大犯罪の犯人を予測するシステムです。ただし、ミハンはまだ完璧なシステムとは言えず、はじき出すのは、危険人物の名前のみ、その精度も90％とまだ不確定なところがありました。そんなミハンの実用化のために集められた総務部資料課分室のメンバーには井沢の他、かつて特殊捜査班だった桜木泉（上戸彩）のバディだった山内徹（横山裕）、生活安全課から異動してきた小田切唯（本田翼）、情報収集に長ける南彦太郎（柄本時生）、あらゆる部署を経験しているベテランの田村薫（平田満）が顔を揃えました。総務部資料課分室、“ミハン”のメンバーらは、ミハンがはじき出す犯罪を、時に違法な捜査手段をとりながらも解決していきます。一方、かつて特殊捜査班で、現在失踪中の桜木泉が、ベトナムで焼死体として発見されます。ミハンのメンバーは次々に、そして秘密裡に、AIが予測する犯罪を未然に解決していきますが、犯罪が起こる前に解決するため、犯罪者となるはずだった人物は裁かれることはないはずでした。しかし、犯罪者となるはずだった人物は、ミハンのメンバーが事件を解決した後に、次々と亡くなっていることがわかります。誰かが、犯罪者となるはずだった人物を、裁いている。自身の妻と子供を殺され、その犯人を追い詰めた過去を持ち犯罪を人一倍憎む井沢が疑われますが、実際に手をくだしていたのは、同じミハンメンバーの田村でした。田村もまた、25年前におきた練馬台の無差別殺傷事件で、婚約者を目の前で殺められた過去があり、犯罪者を強く憎んでいたのです。田村は、自身が勝手に犯罪者となるはずだった人物に制裁を加えたと主張、そして、ミハンの実用化を実現させてほしいとミハンメンバーに遺すと、自ら命を絶ってしまいます。一連の事件が田村によるものだと判明し、ミハンシステム実用化の極秘任務も中断の危機に陥りますが、東堂が田村の一件を隠匿し、ミハン捜査は再開されます。再開されたミハン捜査は、次々と実績を上げていきます。一方、失踪中に焼死したとなっている桜木泉はある事件を追っていたことが判明。桜木の遺品の手帳に、井沢の名前や、井沢の家の電話番号や、井沢の妻の同僚だった赤川の名前があり、その赤川は井沢の家に電話をした翌日にベトナムで亡くなり、さらにその翌日に、井沢の家族が殺されたことから、井沢は自分の家族が殺された事件と、桜木の追っていたい事件は関連があることがわかります。そんな中、ミハンがまた新しい犯罪者を予測します。ミハンチームが捜査を始め、防犯カメラの映像を確認していると、そこに死んだはずの桜木泉の姿が映っていました。桜木泉は本当に生きているのか？そして事件の黒幕は一体だれなのか？井沢を中心としたミハンチームが、ミハンがはじき出す要注意人物を追いながら、事件の真相を暴いていきます。