《伽利略特别篇》是《神探伽利略》系列的第0章，讲述了TV版中汤川学与内海薰相遇前三年发生的一起案件。
三年前的一个深夜，某海岛上的小屋发生密室杀人案。被害者在反锁的房间内遭锐器刺穿胸背，连同案发小屋也在随后被大火烧毁。此时已经成为警察的草薙俊平（北村一辉饰）回到母校帝都大学，邀请失联12年的老同学汤川学（福山雅治饰）协助调查。
汤川一行来到案发地点附近，在享受海滩风光的同时寻找案件线索。随着调查不断深入，始终专注于还原作案物理原理的汤川逐渐接近真相，却还没有意识到，人心同样是一门复杂的科学。
影片还穿插讲述了汤川与草薙的往事。海风中，草薙向汤川的学生塩野谷（长泽雅美饰）讲起一桩往年案件，也正是这起案件让他与年少的汤川（三浦春马饰）在大学二年级时结下缘分。
本片改编自该系列小说《操纵》和《坠落》两篇故事，并与剧场版《嫌疑人X的献身》于同日推出。
