东京近郊接连发生无差别连环爆炸案，搜查此案的警察茶屋（江口洋介 饰）跟踪凶犯绿川（二阶堂富美 饰）查到了其藏身处，不料赶到的时候绿川炸毁藏身处脱逃，茶屋在那里抓获了一名身份不明的男子（生田斗真 饰）。警方怀疑该男子是绿川的同伙，并看出其行为反常，因而决定对他进行精神鉴定。负责鉴定的精神科医师鹫谷真梨子（松雪泰子饰）对于不表露任何感情的他产生兴趣，为探明真相开始调查他的过去，得知他天生就拥有超越常人的智商和体能，却未被赋予任何人性和感情，是一个人称“脑男”的杀人机器，但真梨子却试图找回他丧失已久的人性。不久，在一起由绿川策划的爆炸事故中脑男侥幸脱逃，随后为引出脑男，绿川又开始袭击真梨子所在的医院。绿川究竟为何要引出脑男？真梨子的苦心能否被脑男领会？追踪脑男和绿川的茶屋命运又将何去何从？最终，盘根错节的正义和恩怨将脑男和绿川引向了一场超乎想象的决斗……