电影《拉普拉斯的魔女》讲述了两起死亡事件之间的神秘联系，一个充满科学与超自然之谜的故事。

两起死亡事件发生在不同的地点，看似相隔甚远，然而死者却都因硫化氢中毒而离世。虽然死因明确，但死者之间的关系令人疑惑，他们原来是熟人。这引发了刑事课刑警中冈祐二（由玉木宏饰演）的警觉，他开始调查这一神秘案件。

中冈祐二寻求地球化学专家、大学教授青江修介（由樱井翔饰演）的帮助。他们面临一个棘手的问题，如果将这两起案件假定为他杀，那么嫌疑人必须在“完全无风的那一瞬间”预知，并在此时将死者引入含有足以致死浓度的硫化氢的场所。这一任务看似几乎不可能完成，让人疑惑不已。

青江教授从自然科学的角度出发，对案件进行了科学分析。然而，在此过程中，他与名叫羽原圆华（由广濑铃饰演）的神秘女子相遇，圆华向教授展示了令人难以置信的超自然现象。两人一同行动，但圆华的真实身份和动机引起了警方的怀疑。