《神探伽利略 禁断的魔术》围绕物理学家汤川学展开。警视厅搜查一课的岸谷美砂接到一起离奇案件，金属加工制造公司社长在庭院中突然自燃身亡。岸谷美砂找到帝都大学物理学教授汤川学协助调查。与此同时，汤川学的学生古芝伸吾也陷入麻烦，他的恩师兼研究伙伴羽原圆华的父亲羽原全太朗被人杀害。随着调查深入，汤川学发现这些案件背后似乎隐藏着一个关于禁断魔术的秘密。原来，伸吾为了报答恩师，参与了一项危险的研究，而这项研究的成果被别有用心之人利用，引发了一系列悲剧。汤川学凭借其卓越的物理知识和推理能力，抽丝剥茧，最终揭开了真相，让凶手得到应有的惩罚。