都内近郊で無差別連続爆破事件が頻発し、路線バスが爆破される。乗客が全員死亡したその犯行に使われたのは、舌を切り取られた女性の全身に爆薬を巻きつける“人間爆弾”。動機不明の異常な事件を担当する刑事の中に、粗暴だが人一倍正義感の強い茶屋（江口洋介）がいた。犯人のアジトを突き止めた彼が現場に踏み込むと、別の男と格闘していた犯人がアジトを爆破して逃走する。茶屋が確保したその男（生田斗真）は、“鈴木一郎”と名乗った以外、一切身元不明。爆破の共犯者と見なされ、精神鑑定を受けるが、担当医師の鷲谷真梨子（松雪泰子）は彼の態度に違和感を覚える。平均的過ぎる受け答え、正確過ぎる生活行動。その様子を観察した真梨子は、一郎の過去を調べ始める。本名は入陶大威（＝いりすたけきみ）。幼い頃に轢き逃げ事故で両親を亡くした彼は、大富豪の祖父・入陶倫行（＝いりすのりゆき）に引き取られる。ところが、倫行は息子夫婦を失った怒りから、並外れた知能を持つ一郎を、人間らしい感情を持たず、正義のために犯罪者を抹殺する殺人ロボットに鍛え上げたのだ。そんな彼は周囲から“脳男”と呼ばれるようになっていた。だが真梨子は、どんな人間でも必ず人間性を取り戻せると信じていた。一方、茶屋も“一郎は犯人を殺そうとしたのではないか”という仮説に辿り着く。そんな中、一郎を移送していた護送車が、緑川紀子（二階堂ふみ）と水沢ゆりあ（太田莉菜）の2人組に襲われる。一郎を出せと要求する彼女たちこそ連続爆破犯だった。争いの中でゆりあが一郎に撃たれ、仕掛けられた爆弾によって護送車が爆発。混乱に乗じて緑川と一郎が逃走する。1週間後、姿を現した緑川が、真梨子を人質に取って病院に立て籠もる。病院中に仕掛けられた爆弾に翻弄される警察。そこへ、緑川を抹殺するため一郎が姿を現す。様々な想いが錯綜する中、一郎と緑川の死闘が幕を開ける……。