帝都大学物理学科の准教授・湯川学(福山雅治さん)は、どんなことでも水晶の振り子に相談して決めているという女子高生・真瀬加奈子(川口春奈さん)に出会う。そのきっかけは、ひとり暮らしの老婦人が自宅で殺害された事件だった。被害者宅からは隠し財産の金の延べ棒がなくなっているため、強盗殺人事件と思われた。そして、遺体発見当日、被害者宅から数百メートル離れた場所で、彼女の飼い犬・クリの死骸が発見されていた。クリの体内からは農薬が検出されており、牙には人間のものと思われる血液が付着していた。その死骸を水晶の振り子の力で見つけたのが加奈子だった。

加奈子は、祖母が亡くなる前にくれたというその振り子のことを“ミズガミサマ”と呼び、何かに迷ったときは必ず振り子に相談していた。答えがイエスのときは振り子が回り、ノーのときは動かないらしい。小学生のころ、被害者の家によく遊びに行っていた加奈子は、クリが見つかれば犯人がわかるかもしれない、と思って探しに行ったのだという。

貝塚北署の刑事・岸谷美砂(吉高由里子さん)からこの事件について相談を受けた湯川は、加奈子の行為はダウジングだと推察する。が、ダウジングはその有効性が認められた事例がいくつもあるにもかかわらず、科学者による立証実験では効果が認められないという代物でもあった。つまり、立証も反証もできないのだ。振り子のダウジングに興味を抱いた湯川は、加奈子が犬の死骸を見つけたときと同じ道をたどり、周囲の状況を検証したが、何もわからなかった。そこで湯川は、加奈子に会い、振り子に犯人の名前を教えてもらおうと提案する。