2009年，當麻紗綾（戶田惠梨香 飾）和瀨文焚流（加瀨亮 飾）相識的前一年。在美國FBI學成歸來的當麻被分在警視廳公安部公安第五課未詳事件特別對策系，接受組長野野村光太郎的直接領導。此前不久，某大型石油企業高管接連被人殺害，死者的心臟無一例外都留下被人用手捏過的痕跡。顯而易見，這一系列事件和所謂的SPEC持有者有著極爲密切的聯繫。與此同時，石油企業高管Diablo（大杉漣 飾）高薪聘請神祕SPEC持有者一十一（神木隆之介 飾），企圖阻擋神祕的SPEC殺手。一十一，這個日後與當麻和瀨文有著不解淵源的難纏敵手將當麻視作殺害父母的爆彈女，之後更斬殺了當麻在美國結識的好友Nancy。
SPEC宏大篇章自此拉開序幕，決定世界命運的重大事件也進入了倒計時……