外科医・紙子良（藤木直人）は、経営破綻の危機を立て直すべく城斉市民病院に赴任する。病院再建の実績があり経営のスペシャリストとして呼ばれたものの、思いがけず院長代理も務めることに。早速、医師・西見和之（平岡祐太）をはじめとする古参スタッフに改革案を説明するが、専門家でもない新参者への視線は冷ややか。反論が相次ぎ紛糾してしまう。 そんな折、病院近くのショッピングモールで銃乱射事件が発生し複数の客が負傷。救急出動の要請が入り、紙子は看護師・石川咲良（早見あかり）らと急行する。騒然とした現場には、偶然居合わせた城斉署のベテラン刑事・弓削文平（寺島進）と交番勤務の警察官・牧野真二（前田拳太郎）が、自殺を図った犯人・山木健一（吉村界人）と被害者である瀕死の少年・柴田修吾の延命措置を行っていた。紙子はとっさの判断で山木の搬送を優先する。結果、犯人は一命を取り留め、修吾は死亡。紙子は修吾の父・柴田邦行（和田聰宏）や周囲から批判を受ける事態に…。 警察の上層部はただの無差別銃乱射事件として処理を進めるが、それに反発して捜査を続ける弓削。すると事件の裏に隠された悲しい真実が明らかに――。

とある一軒家で男性の遺体が発見された。被害者はその家に住む47歳・無職の中西（吉田ウーロン太）。すると昨夜、高校生ぐらいの少女が家から逃げていくのを見たとの目撃情報が。さらに少女が城斉市民病院に入る様子が防犯カメラに残っていたことも判明。弓削（寺島進）らは病院で少女の身元を探ろうとするが、紙子（藤木直人）はなぜか「守秘義務がある」と頑なに拒み続ける。一体、紙子は何を守ろうとしているのか？医者と刑事の矜持がぶつかり合う—！

紙子（藤木直人）のもとに地元企業の岡野（マギー）が理想的な新病院計画案を提案する。市役所職員・竹村（醍醐虎汰朗）の後押しもあり話を進めることに。その夜、弓削（寺島進）を咲良（早見あかり）が訪ねてくる。同僚看護師の瑠衣（堀未央奈）が何者かにナイフで襲われたという。そして、瑠衣の患者・美奈（工藤美桜）もほぼ同時刻に同じ被害にあっていたことが判明。犯人らしき人物は不気味なピエロの格好をしていて…。

弁護士・国枝（山田太一）の遺体が自宅の浴槽から見つかる。駆けつけた弓削（寺島進）が発見したのは、青色の死体だった。国枝の事務所に勤めるインターン生・琴子（筒井真理子）ら曰く、ここ数年の案件は全て円満解決。恨みを買っている様子はない。そんな中、紙子（藤木直人）らの解剖で死因は青酸カリの中毒死と判明。青い死体に込められた“意図”を読み取った紙子と弓削は、過去のある事件に向き合うことになる。

毒キノコを食べた若者３人が病院に緊急搬送された。毒性の弱いキノコのはずが、なぜか大城陸だけ症状が悪化。紙子（藤木直人）らの治療もむなしく死亡してしまう。同じ頃、弓削（寺島進）らは自宅で死亡していた陸の母・大城由里の捜査に当たっていた。母と息子が同時に死亡という、偶然とは言い難い事態―。姉の大城知花曰く、前日の夜、２人だけ「とあるケーキ」を食べたという。

紙子（藤木直人）が始めた病院の取り組み「いきいき健康教室」。今では日浦光江（堀内敬子）と、その娘で盲目の塔子（藤野涼子）のような熱心な参加者も。その頃、とある空き家の納屋で撲殺死体が発見される。弓削（寺島進）らの捜査により、被害者は詐欺師の草壁琢磨だと判明。そして事件当日、現場近くで慌てた様子の塔子を見たという目撃情報が。日浦親子を調べることにした紙子と弓削は、ある衝撃の真実に辿り着く―

紙子（藤木直人）が進めていた病院再建計画に対し、突如「計画を白紙に」との連絡が。峰山新市長（遊井亮子）の意向で、ある医療コンサル会社に任せるという。その中には紙子の元同僚・赤城（山崎樹範）の姿が―その頃、弓削（寺島進）は製薬会社取締役の遺体発見現場に臨場。容疑者として浮かび上がったのは、紙子と赤城の元同僚看護師・筧安江（新山千春）だった…。医者×刑事ヒューマンミステリー最終回！