Salah satu tugas terberat dari aparat penegak hukum adalah mengungkapkan sebuah pembunuhan yang terjadi tanpa adanya saksi mata. Selain harus mahir dalam mengolah tempat kejadian perkara demi bisa mendapatkan bukti-bukti nyata yang mengarahkan pada pengungkapan kejadian yang sebenarnya, mereka juga dituntut untuk mengungkapkan pelaku yang harus bertanggung jawab atas kejadian tersebut. Pasalnya, jika mereka tidak jeli, maka kejadian salah tangkap akan terjadi, sehingga merugikan orang lain dan juga membuat kredibilitas aparat penegak hukum menjadi tergerus.
Hal berat ini yang harus dilakoni oleh Kaoru Utsumi (diperankan oleh Kou Shibasaki) dan sang partner, Shunpei Kusanagi (diperankan oleh Kazuki Kitamura) yang ditugaskan untuk mengungkapkan sebuah kejadian misterius. Mereka berdua bertugas untuk menyibak misteri kematian seorang laki-laki yang ditemukan dengan kondisi mengenaskan. Dalam identifikasi awal, mereka menemukan bahwa sang laki-laki meninggal dengan cara dicekik, wajah penuh dengan luka, dan jari-jarinya terbakar hingga garing.
Clue atau petunjuk pertama yang mereka dapatkan adalah, tetangga dari mantan istri korban, merupakan seorang alumnus perguruan tinggi yang memiliki kemampuan brilian bernama Manabu Yukawa (diperankan oleh Masaharu Fukuyama) yang dikenal dengan nama alias “Dataktif Galileo”, dan mereka berdua pun mendekat untuk meminta bantuan.
Berbekal bantuan dari Manabu Yakawa, kedua detektif ini sedikit demi sedikit mulai menemukan jalan terang tentang kematian dari sang korban. Satu nama belakangan muncul, yakni Tetsuya Ishigami, yang merupakan seorang guru matematika sekolah menengah. Bahkan, dalam pandangan Yakawa, Ishigami ini merupakan seorang jenius sejati yang kemampuannya tak bisa dibandingkan dengan orang kebanyakan.
Namun demikian, tugas mereka tidaklah mudah untuk benar-benar bisa membuktikan siapa pembunuh sebenarnya. Pasalnya, meskipun Tetsuya Ishigami sudah dicurigai keterlibatannya, namun berbagai rahasia yang mereduksi rasa saling percaya antara Yakawa dan Utsumi mulai muncul, sehingga membuat mereka harus benar-benar jeli dalam bertindak.
Terlebih lagi mereka juga menemukan bahwa antara Yakawa dan juga Ishigami terhubung dalam sebuah koneksi yang rumit. Bagaimana kira-kira ya akhir dari kisah ini? Apakah benar Ishigami adalah pelakunya? Atau mungkin ada tokoh yang lain? Lantas, apa motif dari pembunuhan ini ya? Ayuk, bantu Kaoru Utsumi dan rekan-rekannya memecahkan kasus rumit dalam film Suspect X ini!
