時効が成立した重要犯罪の捜査資料や証拠品を保管する警察の施設、犯罪資料館。通称“赤い博物館”を強い信念のもとに立ち上げた館長・緋色冴子（松下由樹）は、日々、未解決事件の資料と向き合い研究を　重ねている。感情表現に乏しく、人とコミュニケーションをうまく取れない冴子は、博物館の守衛・大塚　慶次郎（竜雷太）以外とはあまり接触することがない。 ある日、警視庁捜査一課の寺田聡巡査部長（山崎裕太）が冴子の部下として配属される。寺田は捜査資料を現場に置き忘れて情報を漏らすという失態を起こし、左遷された。喜怒哀楽の表情を消した冴子の淡々とした態度に戸惑いながらも、寺田はこの博物館の主な仕事であるデータ整理を始めた。 寺田は証拠品の引き取りに向かう途中、トラックが人を撥ねる交通事故に遭遇する。寺田が駆け寄ると　被害者は「私は２５年前に交換殺人を犯した…」と謎の言葉を残して息を引き取った。 冴子はこの話を聞くなり、「この交換殺人を再捜査する」と言い放つ。“赤い博物館”は未解決のまま 時効を迎えた犯罪を、新たな視点から検証することで事件を解明する部署だったのだ。 交通事故で亡くなった男の名は友部義男（宮川一朗太）と判明。冴子も病院に駆けつけ、友部の妻・真紀子（藤田朋子）に２５年前の殺人事件に心当たりはないかと聞く。真紀子は友部の叔父の友部政義（野添　義弘）が、その時期、国分寺で強盗に襲われて殺されたことを打ち明ける。同じ時期に起こった２件の殺人事件が未解決であることに着目する冴子。一件は赤羽で起こった不動産 会社社長が殺された事件。もうひとつは世田谷で起こった主婦の突き落とし殺人である。交換殺人が本当に　行われたのであれば、どちらかの殺人事件が関係している可能性が高い。 最初は再捜査に乗り気ではない寺田だが、刑事部に戻れる可能性を見出し協力することに。寺田は冴子の指示を受け、国分寺、赤羽、世田谷のそれぞれの事件の関係者を探し出し、事情を聞き込みに行く。 誰が誰を殺したのか。次第に明らかになる驚きの真実を検証する冴子と寺田。真実にあと一歩と迫った時、冴子を暴漢が襲う！