東野圭吾原作、福山雅治演じる天才物理学者・湯川学が、難事件を解決していく大ヒットシリーズ「ガリレオ」の劇場版第3弾。行方不明になっていた女子高生が、遺体となって発見された。容疑者は、湯川の大学時代の同期でもある刑事・草薙がかつて担当し、少女殺害事件で無罪になっていた男だった。男は今回も黙秘を貫き、証拠不十分で釈放される。そして、女子高生が住んでいた町に戻って来るが…。