《刑事ZERO》讲述了时矢历彦（泽村一树饰）虽是老刑警，但是他在追踪嫌犯时受伤，再加上知晓某个秘密而导致失忆。时矢失去了20年来的记忆，无论是常识还是搜查的技术全都忘记了。尽管与刑警有关的记忆为“零”，但他却依靠敏锐的洞察力和超强五感，以人们意想不到的方法侦破一个个案件。和他拍档是女刑警佐相智佳，她憧憬着失忆前的时矢，看过他过往经手所有案件的调查书，她和时矢共同保持着失忆的秘密，为了不让此曝光而奔走协助。
京都府警搜查一科刑警
时矢历彦(泽村一树饰)是位优秀的刑警，人称“京都府警的时矢”。但是，在追踪嫌疑人能见冬马时，他从废弃工厂的储水罐上掉落。当他醒来时，发现自己已经夫去了当刑警的20年间的记忆。时矢误把来探病的前搭档福知当成是黑道分子。然后，他从被任命与他搭档的新人女刑警
佐相智佳(泷本美织饰)那里听说女议员椎名苍被刺杀。警方虽然检查了现场遗留物，但一无所获。时矢隐瞒了自己失忆的事，开始调查新发生的杀人案。那起案件的被害人、记者今宫贤被人吊在公园的铁棒上。铁棒与遗体前面贴着形状奇特的胶带。时矢怀疑这是犯人所要传达的信息。而议员被害案现场也留下了拉丁字母写成的让人看不懂的血书。但是，有名的议员与无名的记者之间看起来似乎没有交集。不过，当他凑近着胶带时，突然脱口而出：“这是同样的气味。”让周围的人吃惊。原来，时矢丧失记忆的同时，嗅觉等感官变得异常敏锐。他闻到了与议员被害现场的遗留物一样的气味。因为周围的人仍认为时矢是优秀刑警，所以以他的自言自语为契机，警方成立了联合搜查本部。然而，没有找到两起案子是同一人所为的线索，调查陷入困境。在本部内，时矢的立场也变得微妙起来。就在这时，时矢分辨两起案子中犯人留下的图形与气味，凭直觉感到案子与“组香”有关。当他进行调查时，与案子有关的著名小说家鸣岛恭三的身影浮出水面。就在这时，又发生了第三起案件。
