影片剧情继续围绕失忆后的时矢展开。某日，时矢和佐相路过人气小说家的签售会，而小说家嵯峨恰巧是时矢大学时代的恋人。与此同时，某经济评论家被发现死亡。但奇怪的是，在尸体的口中发现了一张纸，纸上写有 “第一凶手是河上彦斋 ”的字样。河上彦斋是江户末期在京都进行刺杀活动的四名武士组成的 “幕末四大刽子手”之一。几天后，类似的案件再次发生，死者口中仍然发现了手写纸条。调查案件之时，时矢的脑海中经常出现自己身为侦探的画面，而在死者口中发现的纸条，也被证实字迹与时矢完全一致。更加匪夷所思的是，连环杀人案的一切居然与时矢大学时所写的侦探小说一模一样，时矢在查案的同时也开始寻找自己丢失的记忆。

《刑事zero特别篇2020》是一部扣人心弦的爱情剧，剧中人物形象丰富，该剧的题材吸引人，故事编排突出了自身的特色，该剧根植中国古典美学，用匠心工艺刻画了以敦煌美学为底色的新仙恋题材美学体系，满足了年轻人日益增长的审美需求。