在一次新兴教会「苦爱会」聚会中，教祖连崎发现教会中的背叛者中上，于是拣选他出来，以一种名为「送念」的仪式为他净化心灵;期间对方痛苦不堪，撞破窗户跃下，堕楼死亡。在场所有人均称中上自行跳楼，但教祖却自首表示，因自己使用过大送念力量害死对方。于是内海薰展开调查，但因为被派往美国交流，案件转交从总部调来的新人岸谷美砂负责。
内海带岸谷到帝都大学物理系找汤川学帮忙，起初汤川不愿帮忙，后来却敌不过对科学的好奇，跟岸谷一起调查。最后查出连崎的太太佐代子和两名教会高层成员隐瞒连崎，以发射微波装置蒸发信徒身体裡的水份，令身体发热，使信徒产生被温暖包围的感觉，误以为送念效果，更深信心灵经已被净化。微波装置又如何逼使中上跳楼?
神探伽俐略2第2集剧情介绍野平婆婆在家中被杀，其看门狗无故失踪，同时藏在家中佛坛的金条亦被盗走。岸谷跟踪高中女生真濑加奈子，看见她用水晶链坠，以探测术寻获狗儿的尸体。岸谷不懂得如何书写报告，于是找汤川拆解探测术之谜;汤川经过实验与分析，得出加奈子的肩膀肌肉不自主地作出微细摆动，令链坠出现钟摆的动作。
于是岸谷再次查问加奈子，原来她无意中看见受人欢喜的麵包店老闆门松丢掉了一些东西;之后她知道野平婆婆被杀，看门犬小栗也同时失踪，便想起昨晚被门松丢掉的东西就是小栗。于是当晚她再去寻找小栗的尸体，却因为不知道应否揭发向来对自己要好的门松，所以加奈子每到一个分叉路就问水晶链坠一次，更被岸谷误会她利用探测术寻找狗尸。岸谷根据加奈子的线索，能否将门松拘捕?
神探伽俐略2第3集剧情介绍岸谷的大学学姐白井自杀身亡。白井任职公司的职员因为听到她的诅咒声而失控，刺伤了岸谷;而跟白井有不伦关系的社长也像听到奇怪声音而自杀。当公司职员听到奇怪声音时，甚至塞着耳朵，也能听到诅咒的声音其他人却完全听不见，后来连公司女职员睦美也出现不明的耳鸣。
岸谷解不开谜团，向汤川请教，汤川经过多番推算，终于发现真相。原来有人利用弗雷效应，使用一个小器材把声音直接传入对方的脑裡。这个人是谁?为何以睦美为目标?
神探伽俐略2第4集剧情介绍汤川利用科学方法，替著名棒球投手柳泽练习，希望助他提升能力，得以復出球坛。
与此同时，柳泽的太太却在娘家的火警中过世;虽然后来证实火警只是一场意外，但柳泽仍然未能放开太太可能有外遇，无法全心全意投球。最后汤川為他找出真相，原来外遇事件只是一场误会......
柳泽太太当日会见那位男士到底是谁?
神探伽俐略2第5集剧情介绍双胞胎姊姊若菜在东京的家中遇袭昏迷，妹妹春菜虽然远在长野县，却感应到姊姊出事，致电姊夫磯谷知宏前往救她。
事后妹妹更向警方表示因為心灵相通，所以当时兇手的样子在脑中出现。岸谷负责调查案件，因為与心灵感应有关，所以请教汤川。经过一轮验证，汤川也无法证实世上有心灵相通的事实。
正当他打算结束实验时，却又突然表示仍要继续验证;原来汤川发现磯谷的表现不太妥当，於是设局让他露出马脚，并叫岸谷暗中保护春菜，趁机抓住前来袭击她的兇手.....
神探伽俐略2第6集剧情介绍岸谷参加了一个女子登山活动，其间一名参加者篠田被发现跌下山谷死亡。
当地警方认為只是一宗自杀案，但岸谷却发现另一位成员，即死者於科学研究所工作的上司野木说了谎话，所以怀疑野木谋杀篠田。
岸谷找汤川帮忙寻求真相，汤川找出野木利用一种立体投影技术，骗倒岸谷，令她相信当天晚饭时死者还在房间裡，从而為自己製造不在场证据......
神探伽俐略2第7集剧情介绍汤川学、栗林，还有学生远野，参加完学术会议，在回程时顺道到访远野的故乡看乌天狗的木乃伊，其实只是远野想汤川帮忙解开木乃伊之谜。
当汤川解开了谜团后，却发生了与远野青梅竹马的朋友- 小岛结衣的爸爸、妈妈被杀一事。
汤川凭结衣后父小岛太一被枪杀后没有向前跌离摇椅的关键，加上科学验证及案发现场种种线索，推断出是小岛太一将太太杀掉之后，再用枪自杀;更发现结衣刻意将现场伪装成爸爸先被杀，然后到妈妈被杀的假象，究竟结衣有何目的?
神探伽俐略2第8集剧情介绍剧团主理人及导演驹田被杀，尸体由驹田女朋友兼剧团女演员神原以及服装指导阿部一起发现。
虽然在神原和阿部发现尸体前，接到由驹田电话拨出的来电显示，以证明驹田被杀时，二人均不在案发现场，但岸谷仍觉得神原是最可疑的人。
汤川成功解开了假象，直指来电显示不足以证明电话由驹田打出。
与此同时，另一证据出现，一张拍到神原在驹田居所外出现时，驹田却在另一个地方拍照的照片，证明神原没有足够的时间杀死对方。
最终真相被汤川破解，到底神原如何能在驹田住所裡，拍摄一张同时包括南北两个窗口外景色的照片，以误导众人该照片是从另一个地方拍摄?
神探伽俐略2第9集剧情介绍自称拥有恶魔之手的人，将信件寄给警方和汤川学，声称自己用神秘方法杀掉一些看似意外死亡的人，并称能以这种力量杀死任何人，更表明要跟汤川分个胜负。
事件被传媒得知，导致整个城市出现很多伪冒恶魔之手的人，到处恐吓人。
虽然恶魔之手早在案发前于网上发出行凶预告，却在死者死后才发出行凶信件，使汤川发现恶魔之手不能百份百将特定目标杀死。
汤川从这线索入手，找到其他没有死掉的受害人，知道凶手所用的手法，便报下陷阱引凶手前来，究竟凶手与汤川有何关连?
神探伽俐略2第10集剧情介绍汤川的初中同学，绫音的丈夫在家中被毒死。警方在他的家中发现两套用过的冲咖啡工具，其中一套验出有毒砒霜。
岸谷弄不清凶手怎样在死者喝下两杯咖啡期间下毒，所以找汤川帮忙，并以汤川跟绫音的老同学关系打动他。汤川因此协助调查，后来更怀疑绫音就是凶手……
神探伽俐略2第11集剧情介绍(大结局)汤川怀疑绫音杀死自己的丈夫义之，于是叫岸谷调查绫音小产一事、买矿泉水的情况，以及客人到访他们家的情况。所有调查结果都显示绫音有杀人的嫌疑，但她却有不在场证据。
后来虽然汤川想到绫音用甚麽方法在一年前下药，一年之后才杀死丈夫义之，却苦无证据证明绫音便是凶手。
最后因为一件日常琐事，终让警方找到实在证据，令绫香不得不承认杀人……
