15世纪的欧洲某国。在跳级中被允许进入大学的神童拉法尔。他回应了周围的期待，宣布将专攻当时最重要的神学。但是，从以前开始就热心投入的对天文的热情一直没有被抛弃。有一天，他遇到了一位名叫休伯特的神秘学者。因为触犯了基于异端思想的禁忌而受到拷问，被关进监狱的休伯特。他研究的是关于宇宙的冲击性的“某个假说”——。
志愿成为画家的普通工厂工人成濑纯一（神木隆之介 饰）与貌不惊人的女孩叶村惠（二阶堂富美 饰）相知相恋，在某年圣诞前夜，好不容易完成加班的纯一匆匆赶往珠宝店，怀着悸动的心情挑选向小惠求婚的戒指。谁知突然闯入的珠宝劫匪京极瞬介（渡部豪太 饰）改变了纯一的人生，纯一为保护一名小女孩被枪击中头部。不知是否算作命运之神的眷顾，东和大学附属医院的脑神经外科教授堂元博（伊武雅刀 饰）为纯一实行了世界上首例活体脑移植手术，但出于某种原因对世人隐瞒了这一结果。好不容易盼来死而复生的纯一，小惠心中充满喜悦和不安。但是重见光明的纯一身体和精神似乎发生着不易察觉的变化，他的情绪越来越不稳定，并且与周遭一切格格不入，毫无控制地在未知的暴戾之路狂走奔行……本片根据东野圭吾的同名原作改编。
