在2013年的电影《神探伽利略XX 内海薰最后的案件》中，内海薰（柴崎幸饰）正处在一个关键的人生阶段——而立之年。正当她因前途未卜感到焦虑和困惑之际，却意外收到了前往美国俄克拉何马州研修的机会。这似乎为她提供了一个崭新的开始。然而，在一次执行任务的过程中，内海发现了不寻常的情况：一名看护师竟然在推着已经死亡的老人。深入调查后，内海得知这名看护师上念研一（中山裕介饰）竟然是长野县通缉的在逃犯。面对这样的情况，内海欣然接受了押送任务，并且在公众和同事的见证下顺利完成了这次任务。然而，当她抵达长野与新人刑警摩健斗（柳乐优弥饰）会合后，却发现事情并非表面上那么简单。上念研一竟然推翻了自己的供词，这让内海陷入了前所未有的困境。就在这个时候，内海决定重新审视这起案件背后的真相，并且发现了九年前一起冤案的线索。随着调查的深入，内海薰不仅要揭开尘封多年的秘密，还要证明自己的专业精神和执着，努力不让无辜者继续蒙冤，为受害者讨回公道。这次经历不仅对内海个人而言是一次重大考验，也成为了她职业生涯中的重要转折点。
