朝顔(上野樹里)は、東北から戻って以来、働き詰めの日々を送っている父・平(時任三郎)を心配していた。桑原(風間俊介)によれば、平は野毛山署強行犯係の他の署員の捜査も手伝っているのだという。出勤すると、藤堂(板尾創路)が、高橋(中尾明慶)や熊田(田川隼嗣)に息子の夏休みの宿題を手伝わせていた。それを知った絵美(平岩紙)は、息子に甘い藤堂を叱りつけ、「全部自分でやらせるの!」と言い放つ。するとそこに、解剖の依頼が入る。茶子(山口智子)は、朝顔と光子(志田未来)に執刀を指示した。遺体は23歳の主婦・山本莉奈(小林由依)。自宅で倒れているところを夫の達哉(渡辺翔太)が発見したもので、発見時にはすでに死んでいたらしい。朝顔たちは丹念に遺体を調べ、死因を特定しようとした。脳底部の内頸動脈が細くなっていたものの、外傷や病変は発見できなかった。莉奈は、亡くなる前に貧血とめまいで倒れ、入院していた。病院側は、続けて検査入院をするよう勧めたが、3歳の娘がいることや、入院費が払えないことを理由に通院を希望したらしい。平や森本(森本慎太郎)らは、病院や職場などで聞き込みを行ったが、莉奈は亡くなるほど重篤な様子ではなく、また夫婦仲に関しても悪い噂はなかった。桑原は、神奈川県警への初出勤の日を迎える。そこで桑原が出会ったのは、かつて平とコンビを組んでいた捜査一課の刑事・神崎譲治(市川右團次)だった。朝顔らとともに莉奈の脳底部の拡大画像を見た茶子は、彼女がウィリス動脈輪閉塞症――いわゆる“もやもや病”だった可能性に言及する。そんな折、法医学教室に達哉が現れ、莉奈は医療ミスで死んだのではないか、と言い出す。達哉によれば、莉奈は入院中に飲んだ薬を吐いたという。達哉は、幼いころに母を急に亡くして苦労してきた莉奈を、自分が幸せにしようと誓っていた。ほどなく、病院が莉奈に処方したのは造血剤だったことが判明する。血液検査でも不審な薬物は検出されなかったことから、達哉の言うような医療ミスの可能性はないと思われた。朝顔は、光子とともに各臓器の組織片を調べたが、やはり異常は見られなかった。残すは、ホルマリン液で固定中の脳だけだった。あくる日、山倉(戸次重幸)から休養を命じられた平は、つぐみ(加藤柚凪)と遊びに出かける。朝顔は、光子とともにホルマリン固定が終わった莉奈の脳を検査した。そこで朝顔は、脊髄を調べさせてほしい、と茶子に頼んだ。絵美(平岩紙)も、口腔内を調べたいと言う。茶子の了解を得て、朝顔たちは改めて莉奈の死因を探った。異常は見当たらなかった。光子は、もう一度解剖したいと主張した。それに対して茶子は、医学は万能ではないし、再度解剖しても莉奈と家族の別れの時間が短くなるだけだと返し、朝顔に死体検案書を書くよう指示する。その夜、朝顔に誘われて、万木家に茶子と光子がやってくる。茶子は、朝顔にかかってきた三郎(きづき)からの電話に出て、勝手に彼の家族も食事に誘った。朝顔たちは、やってきた三郎と妻の結衣(松長ゆり子)、長男の健(阿久津慶人)、次男の陽斗(遠藤千空)を交えて食事をする。その日はちょうど花火大会だった。朝顔、光子、つぐみは、三郎一家と一緒に、朝顔の部屋から見える花火を楽しんだ。つぐみは、保育園で流行っている手の甲の落書きを、結衣の手にも書いていた。そのとき朝顔は、結衣と陽斗の腕の同じ位置にほくろがあることに気づく。三郎いわく、健斗にもあるのだという。結衣の言葉に、何かを感じる朝顔。平は、茶子と飲んでいた。そこで平は、里子(石田ひかり)の手袋が見つかったことに触れ、やっと手がかりが見つかったのに、突然どうしたらいいのかわからなくなった、とその胸の内を明かす。働き詰めだったのも、向こうに行けない言い訳を作るためだというのだ。平の話を聞いていた茶子は、自分も本当にやりたいことは何か、ずっと探し続けている、と返し......。あくる日、法医学教室に達哉がやってくる。朝顔は、莉奈の死因を特定することができなかったことを達哉に謝った。その際、朝顔は、莉奈のもやもや病について、遺伝性の可能性があることを伝えた。急死した莉奈の母も、同じようなめまいの症状があり、ウィリス動脈輪閉塞症を起こしていることがわかったのだ。続けて朝顔は、達哉たちの娘にも遺伝していた場合を考え、すぐ検査するよう提案し......。平は、帰宅した朝顔に、里子の捜索は止めない、と伝える。お父さんがやりたいことをやってほしい」。翌日、朝顔が出勤すると、解剖の依頼があった。その遺体を見た朝顔は、手の甲に薄くなったマジックペンの落書きがあることに気づく。解剖台の上の遺体――それは、三郎の妻・結衣だった。