酒井户在连环杀手“开洞”的井中醒来，该杀手因犯罪的特征是给受害者的头部开洞，故被称为“开洞”。与此同时，本堂町被“开洞”绑架了，情况变得糟糕了起来……

酒井户在“开洞”的井中遇到一个名叫约翰·沃克的神秘人物，但在他开口前就将其击昏了。沃克是一个神秘的人物，曾在多名连环杀手开始杀戮之前与他们接触。东乡和早瀬浦推测沃克可能是一个连环杀手的制造者，他进入个体的思维并说服他们去杀人。同时，早瀬浦在“开洞”的老巢中醒来，被绑在一张桌子上。她故意让“开洞”在她头上钻孔，以创建一个新的井供酒井户调查，最终导致“开洞”被捕和本堂町获救。

在本堂町从上一集的事件中恢复期间，团队的其他成员发现自己正与连环杀手“焰火师”对峙，他利用烟花作为掩护来狙击无辜的路人。经过调查，发现这名杀手是一名对大规模死亡产生了兴趣的退伍军人。“焰火师”被成功逮捕并关押在鸣瓢对面的牢房中。鸣瓢分析了“焰火师”的动机和弱点，冷酷地逼迫他自杀，而“开洞”则在附近的牢房中听到了这一切。

在“焰火师”自杀后，鸣瓢被单独监禁，调查组成员对他的行为感到紧张。然而，寻找替代侦探的尝试未果，团队被迫再次与鸣瓢合作。目标是连环杀手“掘墓人”，他将受害者活埋并直播他们的死亡过程。酒井户发现凶手是受害者邻居中一个抑郁孤独的男子，但若鹿意识到他是模仿犯，真正的连环杀手仍然逍遥法外。警方抓住了模仿犯，但未能及时救出受害者。在监狱中，百贵质问鸣瓢关于他的杀人冲动，但仍然安慰他两人依旧是朋友。剧集结尾，本堂町在模仿“掘墓人”的犯罪现场被数田遥突然亲吻，而数田是连环杀手“开洞”的受害者之一。

数田在亲吻本堂町后逃跑，本堂町迅速向松冈报告此事。她推测数田可能是真正的杀手“掘墓人”，并且他本想杀死本堂町，但由于“开洞”在他头上钻了孔，他的亲吻和杀戮冲动在潜意识中可能发生了混淆。她进一步推断，数田的杀人动机可能源于对爱的渴望。酒井户进入数田的井，他的发现帮助调查组确认数田就是“掘墓人”，从而让西村警官和他的团队突袭数田的住所进行逮捕。然而，他们意识到为时已晚，数田的住所被设置了煤气爆炸装置，导致他们丧生并摧毁了犯罪现场。真正的“掘墓人”主谋被揭示为数田的前同学井波七星，一个对数田有好感的施虐狂，喜欢看到新鲜伤口和目睹他人死亡。剧集结尾，本堂町用枪指着井波，却不知道数田正拿着刀藏在附近。

数田袭击了本堂町和松冈，但只有松冈受伤。经过短暂的搏斗，本堂町杀死了数田，而井波被逮捕。在这些事件之后，调查组参加了西村的葬礼。他们思考约翰·沃克的身份和心灵渗透的方法。若鹿推测沃克可能使用了一种特殊的驾驶舱椅子来进入井，并记得罔象女系统的发明者失踪了。他还与正宗讨论沃克可能是他们认识的人。东乡决定利用她的职位尝试获取更多关于罔象女的信息。在“掘墓人”案件的后续调查中，法医团队在“开洞”、“掘墓人”和“单挑”的住所发现了麦克风和摄像头，这让他们相信约翰·沃克一直在监视他的连环杀手门徒。酒井户进入井波的ID井调查她的动机，并短暂看到了约翰·沃克。在现实世界中，松冈推荐本堂町成为井侦探，但私下向她透露，他这样做是因为对她的暴力倾向感到不安。

法医团队从“单挑”和鸣瓢那里收集了认知粒子，本堂町潜入鸣瓢的井，以发现他是否与约翰·沃克有接触。虽然没有找到沃克，但本堂町偶然发现了一个活跃的罔象女驾驶舱，连接着“单挑”的最后一名受害者飞鸟井木记。百贵透露他曾救过木记，但自“单挑”调查以来就没再见过她。在她被提取之前，本堂町在仍处于鸣瓢井中的情况下潜入了木记的井。调查组因对百贵的逮捕令而受阻，他被诬陷为约翰·沃克。警方在百贵的院子里发现了罔象女发明者尸体腐烂的遗骸，并发现连环杀手家中的麦克风和摄像头都连接到百贵的电脑上。鸣瓢听到这些指控后非常愤怒，恳求东乡允许他潜入百贵的井，以洗清朋友的罪名。

在百贵被警方审问时，东乡领导了一次营救行动，以从飞鸟井木记的井中救出本堂町。由于木记之井只存在于与她互动过的人的思维中，东乡指派鸣瓢和富久田潜入百贵的井寻找木记之井的副本。百贵的井呈现为一片无人居住的阿拉伯沙漠，促使酒井户和穴井户相互依赖以求生存。他们在流沙中发现了一具腐烂的尸体，以及木记的埋藏井。酒井户决定进入井十分钟，然后由穴井户将他提取出来。在现实世界中，百贵发现他的井被进入后，大喊要将侦探们提取出来，因为他们正落入一个陷阱。

在木记之井中，鸣瓢醒来，回到了椋被谋杀的那一天，他仍然保留着对案件的真实记忆和知识。经过一场激烈的搏斗，鸣瓢重伤后制服了“单挑”，并让百贵逮捕他以阻止椋的谋杀。百贵还从“单挑”的地下室救出了飞鸟井木记，鸣瓢认出她就是佳爱琉。木记和鸣瓢都被送往医院，鸣瓢发现自己能够进入木记的梦境并与她互动。木记透露，她每晚在梦中被现实中的连环杀手残忍杀害。约翰·沃克是第一个进入她梦境的人，之后他开始邀请其他连环杀手轮流每晚杀死她。举例来说，一个名为“剥面”的连环杀手进入木记的梦中谋杀她，但被鸣瓢击倒。木记推断，这些杀手在梦中获得了杀戮的快感，驱使他们在现实中杀人。鸣瓢承诺要结束木记的痛苦。剧集结尾显示“剥面”的尸体——因被鸣瓢逼迫而自杀。

在木记的井中已经过去了两年，鸣瓢利用这段时间引导另外三名连环杀手自杀，并试图调查约翰·沃克。一天，在医院探访时，鸣瓢和百贵发现木记的思维正在被罔象女系统的创造者白驹二四男研究，但鸣瓢并不认得他。随着时间的推移，木记的健康状况恶化，她推测自己的身体将会解体并与现实融合，扭曲世界的结构。她恳求鸣瓢杀了她，但他坚决拒绝并停止探望她。几个月后，木记神秘地从医院消失。鸣瓢去找“开洞”了结，但却遇到了本堂町。两个不同井潜者的相遇产生了裂痕，木记的井世界开始慢慢解体。此外，酒井户在井中的十分钟结束，穴井户开始提取他。在离开之前，鸣瓢给了本堂町一本笔记，记录了他对约翰·沃克的调查发现。在百贵的井中，酒井户意识到穴井户篡改了佳爱琉尸体上的证据，故意转移调查方向。穴井户（富久田）透露，由于钻孔伤，他对失忆免疫，一直记得现实世界，并故意误导调查组。他揭示流沙中的尸体属于鸣瓢，他们实际上是在鸣瓢的井中，而不是百贵的。通过让酒井户记起现实世界的身份，鸣瓢的思维创造了一场风暴，以保护他的意识不受潜意识的影响。剧集结尾，鸣瓢在风暴中看到了约翰·沃克的影像。

随着井风暴的肆虐，鸣瓢意识到约翰·沃克试图操控他成为连环杀手。富久田通过鼓励鸣瓢杀死自己来测试这一点，但鸣瓢拒绝了，证明他的道德观仍然完好无损。他意识到富久田因为无法控制的强迫计数症而有自杀倾向。鸣瓢说服富久田利用他的强迫计数症来追踪本堂町进入的驾驶舱，两人合作将她提取出来。在现实世界中，调查组和松冈发现鸣瓢的认知粒子是被外人植入百贵的公寓，从而进入了鸣瓢的井而不是百贵的。同时，仍在飞鸟井木记的井中，本堂町利用鸣瓢的笔记和富久田的帮助揭露了早瀬浦局长就是约翰·沃克。鸣瓢和富久田将本堂町从木记的井中提取出来，调查组随后将三人从鸣瓢的井中提取出来。当东乡宣布对早瀬浦的逮捕令时，早瀬浦切断了罔象女的电源，让团队陷入黑暗。剧集结尾，早瀬浦进入一个秘密房间，唤醒了悬浮状态的木记。

早瀬浦局长（约翰·沃克）在警局大楼释放了木记。所有与她接触的人，包括调查组成员，都陷入了沉睡，他们的思维被传送到之前剧集中出现的连环杀手井之一。早瀬浦局长进入了包含鸣瓢、本堂町和富久田的藏驾驶舱室。他承认自己创建了藏系统来抓捕连环杀手，并对结果非常满意，将自己制造连环杀手视为其更大目标的一个小副作用。他的目标是将整个藏变成一个巨大的罔象女，以便进行更大规模的调查。随后，他进入一个藏驾驶舱并自杀，使他的意识能够在井中世界继续生存和工作。鸣瓢和本堂町进入其他驾驶舱追捕他，而富久田因木记的存在而陷入沉睡。由于创建了多个连环杀手井并频繁进出木记的思维，沃克现在与木记的潜意识共享许多内容，能够自由传送到木记参与过的不同井中。鸣瓢和本堂町在多个井中追逐沃克。沃克提醒本堂町她的真实身份，试图将她困在井风暴中，但富久田利用他的强迫计数症追踪到她并救了她。然而，富久田为了保护本堂町免受井波的攻击而牺牲了自己，井波是为了数田之死而追踪本堂町复仇的。井波离开去另一个井寻找数田，却被约翰·沃克杀死。与此同时，百贵和松冈在警局大楼外监视木记。他们获得了白驹的罔象女原型头盔，剧集以百贵穿上防护装备准备接近木记结束。

鸣瓢和本堂町试图杀死约翰·沃克，但发现他无法被杀死，因为他是木记之井的永久一部分。他们决定将他引入第一集中由富久田的认知粒子构成的井，并诱骗沃克进入富久田死前秘密带入的藏驾驶舱。这个新的驾驶舱将沃克的意识传送到上一集中他自杀前的场景，鸣瓢在那个时间线成功逮捕了他。随着沃克在现实世界中死亡并在井中世界被捕，他不再构成威胁。在现实世界中，百贵找到木记并提出拯救她。木记拒绝了，因为她意识到自己对外界构成了太大的威胁，尤其是她开始与世界各地的人分享思想和梦境。她同意重新进入罔象女，百贵承诺会找到拯救她的方法。在她被控制后，环境恢复正常，所有人都醒来，除了像富久田这样在井中世界死去的人。鸣瓢和本堂町被从木记之井中救出。尾声中提到，早瀬浦局长的死被报告为自杀，所有与木记和罔象女有关的事件都被藏部门掩盖。结尾场景显示鸣瓢和本堂町作为井中名侦探继续合作，进入井抓捕凶手。