经过了心脏移植手术,美丽的女陶艺师林嫣(林熙蕾饰)终于恢复健康,但是随之而来事情却让她倍感惶恐。林嫣的陶艺天赋顿然消失,技艺越来越差,而且夜晚经常被噩梦所困扰,甚至出现梦游的症状。种种迹象让她怀疑,这突如其来的一切都与身体里那颗神秘的心脏有关。她坚信梦中所经历一切绝非虚幻,而都来自于心脏的主人,名叫江北燕的音乐女教师,这诡异的情形连林嫣的主治大夫蒋医生(梁家辉饰)都甚为惊讶。 不久,林嫣邂逅江北燕的男友,号称刚刚从美国学成归来的马本科。在江临终前居住过的大房子里,这个美丽的女教师死亡之谜被慢慢揭开……。天才物理学家汤川学此次又受内海薰所托,调查一件不可思议的命案。受害人富樫慎二被发现死在河边,面目指纹尽毁。最大的嫌疑人是他的前妻花冈靖子,然而靖子却有着完美的不在场证明。一个人能够同一时间出现在不同地方吗?当汤川发现住在靖子隔壁的是当年的大学同学、同为天才的数学家石神哲哉时引起兴趣。
毕业后因要照顾父母没有留校反而去高中教数学、一直生活得很落魄的石神每晚利用公用电话教靖子如何应对警察追查,靖子渐渐感到被束缚,但是由于给出的口供毫无可疑之处,警察决定放弃对靖子的调查,这时汤川却指出石神是关键人物。
案件的真相如何?世界上真有一个人同时出现在两个地方的事情吗?。