查後，警方判定死者是無業者富樫慎二貝冢北警署的女警官內海薰展開了調查。 內海走訪了慎二的前妻花岡靖子靖子原是一位陪酒女郎，如今在一家便當屋工作，獨力撫養著上中學的女兒。離婚後，靖子為了躲避糾纏不休的慎二多次搬家。雖然存在殺人動機，但靖子聲稱最近根本沒有見過慎二，而且她的不在場證明也無懈可擊。內海偶然碰到了靖子的鄰居石神哲哉，他和湯川一樣也是帝都大學的畢業生。 和湯川討論案情時，內海提到了石神。原來湯川和石神當年是同學，雖然不同專業但很談得來，彼此惺惺相惜。一向自視甚高的湯川稱讚石神是“真正的天才”。湯川前往拜訪了如今在中學裡教數學的舊友。然而在接觸中，湯川找到了案情的疑點，他認為石神與這樁謀殺案密切相關。 神探伽利略向天才數學家設下的謊言、盲點、心理交鋒等難題發起了挑戰。