2021年7月26日，佐伯照生(池松壮亮饰)迎接34岁生日，起床后惯常地为仙人掌浇水，身体随着收音机音乐摆动，就算是生日，身为灯光师的他仍如常工作，照亮台上每一位舞者。同一天，的士司机叶(伊藤沙莉饰)驾驶着的士在疫情下的东京夜路上行驶。途中，叶跟着乘客下车，突然被不知从何处传来的踏步声吸引，叶不知不觉走到声音的源头，竟看见正在台上起舞的照生。时间年复一年倒退，电影刻画照生和叶的爱情起点及相遇一刻，与两人一起「回到恋爱终结时」。

没有事件可解，便无法称之侦探──号称「福尔摩斯」的大学生侦探明智恭介（中村伦也饰），不顾助手叶村让（神木隆之介饰）劝阻，缠上电影研究社社长，因为社内怪事连连：社员自杀、短片出现恐怖人脸、即将举办的合宿收到恐吓字条，令许多社员心生退意。然而，别人的麻烦正是侦探的乐趣，明智死缠烂打想参加合宿却无法说服社长。苦恼时，神祕的美少女侦探剑崎比留子（滨边美波饰）现身解围，以「不问她目的」和「她一同参加」为条件，让明智与叶村混进其中。