翔子（北川景子）はある所轄署から自主映画祭に届いたＤＶＤ映像に事件性があるかもしれないとのことで分析を頼まれる。映像は映画の予告編のようなもので、人気のない林の中を逃げ惑っている三人の女性がそれぞれ何者かに追いかけられ、最後は捕まった瞬間の女性たちの恐怖の顔で終わっているというものだった。
新堀（平岡祐太）と共にＤＶＤを見た翔子はすぐに映像が本物だと判断。本格的な分析に取り掛かる。
マリエ（須藤理彩）の調べで、映像に映っていた三人の内二人は一年前に遺体が発見され、すぐに犯人が逮捕されていたことが判明。だが残りの一人はなんと先月、行方不明で捜索願が出されたことが判る。三人とも同一犯による犯行ではないかと考えた翔子たちはすでに逮捕されている被疑者・星野貴行は冤罪で、別に真犯人がいる可能性があると推測する。翔子たちは結城（木村多江）に当時の捜査指揮を執っていた真鍋理事官（久世星佳）に再捜査を掛け合うよう頼む。
結城は真鍋に再捜査を依頼するが、真鍋からはにべもなく却下されてしまう。だが、翔子は遺体を発見すれば捜査してもらえると言い、ＣＰＳの面々は自分たちの分析で、三人目の女性の遺体を発見する。
拘置所で星野と面会した翔子は真犯人を捕まえると星野に約束するのだが、捜査本部では真鍋の指示でＣＰＳの分析した連続殺人事件としてではなく、今回発見された被害者に対してのみ捜査するよう捜査方針が下る。
翔子たちＣＰＳは本部が連続殺人事件として動かないなら自分たちだけで解決するしかないと判断。犯人について分析すると被害者の共通した特徴にマリエが当て嵌まっていることがわかり、マリエは自ら囮になると提案。
ＣＰＳは柘植班の刑事たちと共にマリエを囮に犯人が現れると分析した地点を張り込むが、翔子や柘植たちが怪しいと睨んだ男を取り押さえている間になんとマリエが犯人に襲われてしまう。
マリエは幸い軽傷であった。しかし翔子は自分のせいでマリエに怪我をさせたことを悔やむ。結城は犯人を絶対に捕まえると決意するも、CPSは真鍋理事官による捜査からはずされてしまう。
そんな中、都内のミニシアターで、例のDVDが上映された。そしてその観客の女性が行方不明になったことが判明した。藤堂は真鍋理事官に、市民を守れない警察など守る必要は無いと言い、CPSを召集した。
CPSのプロファイルによると、犯人は母親との追いかけっこの思い出に執着した男で、母親と別れて育った経緯があるとのこと。
それらCPSの情報を元に、映画館の不審人物を捜査した結果、無事犯人と女性は確保された。
帰宅した翔子は、妹の舞がいないことに気付く。そこには翔子の父親は警察の人間に殺されたという内容のメモが落ちていた。
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