作品主要围绕犀川研究室成员之一的犀川创平，以及犀川的恩师的女儿西之园萌绘两人展开，虽然萌绘并不是犀川研究室的成员，但参与了该研究室此次的研讨旅行，地点定在了妃真加岛。随后，在萌绘的提议下，犀川和萌绘前去拜访了座落在这座岛上的真贺田研究所，然而他们在那里的密室中发现了一具尸体。以此为契机，之后又连续发生杀人事件，被卷入其中的两人一同解决充满谜团的连环凶杀案……

作品以日本著名推理小说家江户川乱步的诸多名作为原案，将乱步的幻想世界观与现代的舞台相结合。动画讲述在某所中学发生了教师被杀事件。就读于这所学校的少年小林，与前来搜查事件的天才侦探明智相遇。对于只搜查异常犯罪的明智感兴趣的小林，不顾朋友羽柴的反对，自愿成为其“助手”。在接连发生的奇怪事件当中，小林很快和明智展开了调查。

在寒冷的北海道旭川市某处，生活着以美人自居的大小姐九条樱子（伊藤静 配音）。除了有些自恋外，樱子还有用死尸骨头制作标本的怪癖，其对于验尸更有着较深的学识。也许正是对尸体、骨骼那有着近乎偏执的异乎寻常的喜爱，让樱子接二连三卷入各种匪夷所思的死亡事件中。在此过程中，普通高中生馆胁正太郎（榎木淳弥 配音）也被樱子牵着鼻子跑来跑去，见证着每一个案件被侦破的瞬间。对于死者来说，恰恰因为有了樱子这样的怪人，才让他们的冤屈得以昭雪……                                                                      　　本片根据太田紫织的同名轻小说改编。

《金田一少年事件簿R第二季》讲述名侦探金田一耕助的孙子金田一一和青梅竹马的好友七濑美雪等人解决一个个疑案的故事。金田一少年事件簿R改编自天树征丸原作，漫画家佐藤文也作画的著名长篇推理漫画「金田一少年事件簿」。