成海朔（山下智久 饰）是一名在大学担任心理学副教授的青年，这一天曾相恋多年的前女友（木村文乃 饰）走入课堂，拜托他协助担任刑警的弟弟安孙子贤人（浅利阳介 饰）调查新近发生的一起案件。不久前，一个名叫八神圭佑（船越英一郎 饰）的失聪男子因涉嫌纵火被警方抓获，然而八神在审讯中不发一言，令警方一筹莫展，只能进入他的家中寻找纵火的证据，谁知却在一间隐蔽的房间内发现了一个被监禁的小女孩。为了让女孩跨越心理障碍，开口说话，成海尝试着与之交流，打开她的心门。谁知就在沟通有条不稳地进行中时，自称女孩母亲的女人濑田亚唯子（星野真里 饰）出现。

2013年春季テレビ朝日日剧事件現場に残された「遺留品」、被害者が残した「被害品」が持つ意味を徹底的に探り、声なき遺体が訴えたかったメッセージを代弁。事件そのものを解決するだけでなく、遺族の心情をも救う刑事・糸村聡（上川隆也）は、その優しさに溢れた行動、そして超マイペースで空気の読めない不思議キャラで、瞬く間に視聴者から愛される存在に！そんな愛すべき刑事・糸村の姿をまた見たい、という声に応え、前シリーズ終了から約7カ月という異例の速さで『遺留捜査』が戻ってくる！放送枠は第1シリーズ放送時と同じ水曜21時枠、ドラマの舞台は第2シリーズに引き続き月島中央署となる。前シリーズでは舞台を警視庁捜査一課から下町・月島の所轄へ移すことで、江戸情緒と都会的雰囲気を加味。糸村の人間味あふれる優しさ、そんな彼が解き明かす事件の裏に隠された真実など、ハートフルでホロリとくる『遺留捜査』の世界観を大いに盛り上げた。新シリーズではその持ち味はそのままに、所轄という制限された立場でも必死に遺留品から真実を追い求めていく糸村の姿を、より丁寧に描写。視聴者の心をさらに揺さぶる骨太ドラマを展開する！