天才物理学家汤川学（福山雅治饰）此次又受内海薰（柴崎幸饰）所托，调查一件不可思议命案。受害人富樫慎二被发现死在河边，面目指纹尽毁。最大的嫌疑人是他的前妻花冈靖子（松雪泰子饰），然而靖子却有着完美的不在场证明。一个人能够同一时间出现在不同地方吗？当汤川发现住在靖子隔壁的是当年的大学同学、同为天才的数学家石神哲哉（堤真一饰）时引起兴趣。毕业后因要照顾父母没有留校反而去高中教数学、一直生活得很落魄的石神每晚利用公用电话教靖子如何应对警察追查，靖子渐渐感到被束缚，但是由于给出的口供毫无可疑之处，警察决定放弃对靖子

影片改编自日本推理作家东野圭吾的代表作《嫌疑人X的献身》，原名《完美的爱情》，后仍改为和原著接近的《嫌疑人X》。沉默寡言的天才数学家金石固（柳承范饰）每天唯一的乐趣，便是去固定的便当店买午餐，只为看一眼在便当店做事的邻居白花善（李瑶媛饰）。花善与外甥女允儿相依为命，过着平静的生活，可是有一个总来找麻烦的前夫金哲民。终于有一天，花善因不堪忍受虐待，最终手刃了前来纠缠的前夫。石固察觉花善出于自卫而杀人的事实后，主动提出由他料理善后，为此这桩犯罪设计完美的不在场的证明，保证让花善和允儿不受到牵连。负责查办此案的

一面是反差萌CEO，一面是落难公主，个性截然不同、生活经历也天差地别的男女主角互看不爽，且不得不因为一次意外达成“契约婚姻”的约定。这对假夫妻开始了“同居”生活，在磨合与患难之中，二人逐渐从剑拔弩张的欢喜冤家，变成惺惺相惜的朋友知己甚至恋人。