翔太（田中圭）は、公園のベンチで死んでいる神谷（浅香航大）を発見。アキレス腱を切られた上に全身にビスを打たれるという残酷な殺され方をしていたが、神谷はこれまでの被害者と同様、微笑んでいた。公園の防犯カメラには犯人の姿が映っていたものの、暗く、距離もあるため人物の特定はできない。警察の事情聴取を受けた翔太は、犯人が神谷から重要な情報を聞き出そうとして拷問したのではないかと話す。神谷の死に大きな衝撃を受けた水城（皆川猿時）は、犯人への怒りを胸に事件解決を誓い、翔太と協力関係に。
翔太と二階堂（横浜流星）は、集まった情報をもとに話し合う。二階堂はもうすぐ退院できるという黒島（西野七瀬）から、彼女を駅のホームから突き落とした犯人の手がかりを聞いていた。事件の日、早川教授が彼女を呼び出したのは、ある人物の差し金のようで…。
警察では、捜査が進んでいた。黒島の元恋人・波止陽樹（水石亜飛夢）は５月に殺害されているが、犯人はまだ逮捕されていない。波止を殺した犯人と黒島を狙った犯人が同一人物ではないかという可能性が浮上する。さらに、佐野（安藤政信）が食肉加工場に出入りしていたことと、彼の職業が判明する。しかし佐野は、現在行方不明になっていた。
二階堂は、翔太のアドバイスで、退院した黒島をデートに誘うことに。行き先は、ひまわり畑。２人は、理系独特の目線で、ひまわりを満喫し心を通わせる。そんな２人を、陰から黒島のストーカー・内山達生（大内田悠平）が見ていた。一体彼は何者なのか…？
新事実が次々と判明し、連続殺人の犯人としてある人物が急浮上！！果たして、それは誰なのか…！？
二階堂と黒島は、内山に見られていることに気付く。内山は、黒島の高校時代からの同級生で長年、彼女につきまとっているものの、特に危害を加えられたことはないと言う。
翔太は、浮田（田中要次）、神谷、菜奈（原田知世）の死が交換殺人ゲームとは無関係かもしれないと考える。浮田について探るため、翔太は久住（袴田吉彦）に話を聞きに行く。久住は袴田吉彦モードで翔太の追求をかわすが、良心の呵責に耐えられなくなり、藤井（片桐仁）に相談。久住が403室に入ると、風呂上がりの桜木（筧美和子）が…！久住は２人に、浮田が交換殺人ゲームで仕込んだ細工のことを話す。
浮田はゲームの際、殺したい相手の名前をすごく小さな字で書き、その反応を見て誰が引いたか見当をつけていた。そして、その人物に会いに行った翌日、殺されたのだ。桜木にそそのかされ、久住は浮田から聞いた心当たりの人物の名前を明かす。
黒島のいる202号室で作業をしていた二階堂は、部屋の壁のコンセントに盗聴器が仕掛けられていることに気付く。それは、ストーカー・内山の仕業と思われた。翔太は、内山が黒島の部屋での推理会議を全部盗聴していたとしたら、ゲームに便乗して殺人を犯せる状況だったと考える。
一方、水城は、食肉加工場に現れた佐野を拘束する。しかし佐野は、佳世（片岡礼子）が殺された日時にアリバイがあると主張。そして、従業員から「すぐに辞めていったあやしいバイトがいた」と聞く。それは内山だった…！
翔太と二階堂は、内山の住むアパートへ向かった。水城も同時に駆け付ける。内山は、部屋におり、中に入るように言う。水城がドアを開けた瞬間、仕掛けられていたダーツの矢が内山の胸に突き刺さる。「ブッルでーす！」と叫ぶ内山――。
他に危険な仕掛けはないかと周囲を見回していた翔太は、走り去る南（田中哲司）を目撃する。その時、絶命した内山の背後にあるPCで動画再生が始まる――！
