2009年,當麻紗綾(戶田惠梨香飾)在美國FBI完成訓練后返回日本,被分配至警視廳公安部公安第五課未詳事件特別對策系,在組長野野村光太郎(大杉漣飾)領導下展開工作。此時東京接連發生石油企業高管離奇死亡案件,所有死者心臟均留有明顯手捏痕跡,矛頭直指超能力者群體。案件核心涉及SPEC持有者的明爭暗斗:石油巨頭Diablo(龍雷太飾)秘密雇傭神秘殺手一十一(神木隆之介飾),試圖阻止針對其組織的連環襲擊。這位擁有數字系超能力(可操控概率與電子系統)的少年,因父母曾死于當麻執行任務時的爆炸事件,認定她是"爆彈女"而展開復仇。在追查過程中,當麻的美國友人Nancy(伊藤毅飾)慘遭一十一殺害,促使她與尚未成為搭檔的瀨文焚流(加瀨亮飾)建立聯系。隨著超能力者戰爭升級,這場牽涉政府、企業與特殊個體的陰謀逐漸揭開世界命運的終極謎題。