湯川学（福山雅治）は、帝都大学理工学部物理学科の准教授。容姿端麗、頭脳明晰、スポーツ万能な湯川は、女子学生からは圧倒的な人気を得ているが、学問以外のことにほとんど興味を示さないため、“変人・ガリレオ”とも呼ばれていた。

そんな湯川のもとを訪れた貝塚北署の刑事・内海薫（柴咲コウ）は、帝都大の出身で、昨年入庁したばかりの新人刑事・岸谷美砂（吉高由里子）を紹介する。湯川とは大学の同期でもある警視庁の刑事・草薙俊平（北村一輝）の指示だった。

薫は、蒲田の雑居ビルで起きたある事件のことで相談した。5年ほど前にできた新興宗教団体『クアイの会』の信者が、教団の支部になっていた雑居ビルの5階から転落死した事件だったが、転落死の原因は、クアイの会の教祖・連崎至光（大沢たかお）がその信者に念を送ったせいだというのだ。連崎は「亡くなった信者は、教団の資金を横領していたため、送念で浄化しようとしたが失敗し、亡くならせてしまった」と告白した。

薫は、事件当夜、取材に訪れていた雑誌社のカメラマンが撮影した転落までの連写写真を湯川に見せながら、連崎が信者に指一本触れていないこと、亡くなった信者の眼球が白濁していたことを告げる。連崎がこれまでも送念と呼ばれる行為を行っていたと知った湯川は、再現性の高い現象は必ず科学的に実証できる、と強い興味を示す。

プライドが高く自信家の美砂は、事件の背景などには一切興味を示さない湯川に戸惑いながらも、彼とともにクアイの会の本拠地で、クアイの里とも呼ばれている山奥の集落を訪れる。連崎は、この地で信者たちとともに科学万能社会に背を向ける自給自足の生活を送っていた。

自身の「送念」の素晴らしさを語る連崎に、全く信じていない湯川と美砂は、一度、送念を体験させてほしい、と連崎に頼む。この体験から、「体が温かくなり、心が軽くなった気持ちになった」と、美砂は「送念」に理解を示すようになった。美砂も信者になることを検討するまでに至ったように、転落事件が週刊誌に掲載されてから、クアイの会への入会を希望する信者は急増した。

鏡の精（香川照之）から魔法のコンパクトをもらい、10歳の小学生から22歳の大学生に変身をとげた加賀美あつ子（少女役は吉田里琴、22歳役は綾瀬はるか)。大好きなメイクやおしゃれを楽しみ浮かれる中、遊園地で出会った化粧品会社・AKTSUKA化粧品に勤める早瀬尚人（岡田将生）に出会う。

翌日、22歳に変身した加賀美あつ子は、再び化粧品売場で出会う。化粧品に関するアイデアを次々と披露するあつ子を気に入った尚人は、自分の会社に彼女をアルバイトとして招き入れることを決める。

だが彼女は働いた経験ゼロで、仕事も失敗続き。怖い先輩からもにらまれる毎日だった。しかし尚人だけはアッコの驚くようなアイデアを面白がり、いつもアッコの味方でいてくれた。

そんな中、AKTSUKA化粧品は経営難に喘いでいた。熱海専務(谷原章介)は、私腹を肥やすために鬼頭(鹿賀丈史)らの黒い外資系資本に会社を身売りしようと目論んでいた。そのため、熱海専務は尚人の経営改善策をいくつも握りつぶしていた。