朝顔（上野樹里）は、平（時任三郎）、娘のつぐみ（加藤柚凪）とともに、祖父・浩之（柄本明）の葬儀に出席する。

一方、桑原（風間俊介）は、管理官の五十嵐（松角洋平）から、『三田村一家殺人事件』の捜査に関して、平の同期でもある糀谷（肥後克広）と組むよう指示される。

そんな折、朝顔の元に検視官の伊東純（三宅弘城）から、裏路地で女性の遺体が発見されたという連絡が入る。葬儀が落ち着いたところで遺体の発見現場へと向かう朝顔。遺体で発見された女性は、現場の目の前のマンションに住んでおり、マンションの屋上には遺書と女性の靴があったことから、飛び降り自殺ではないかと見られていた。だが朝顔は、マンションの反対側には開けた駐車場があるにも関わらず、なぜわざわざ狭く入り組んだ裏路地の方へ向かって飛び降りたのか不審を抱く。

遺体は興雲大学法医学教室に運ばれ、認定医の資格を取った光子（志田未来）の執刀により解剖が行われる。

同じころ、野毛山署には意外な人物が現れる。

💐出演情報解禁💐

3/22月曜夜9時〜の最終回に#佃典彦 さんのご出演が
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最終回では凄惨な通り魔事件が発生…
佃さんは事件の被害者の父親役を演じられます❗️#監察医朝顔 はいよいよクライマックスへ❗️
今夜9時からの18話もお見逃しなく🙏#朝顔#上野樹里#時任三郎#フジテレビ pic.twitter.com/ef5t1B4DLo

— 【公式】フジ月9「監察医朝顔」3/22夜9時最終回放送！【月9史上初！2クール】 (@asagao2_2020) March 14, 2021

朝顔（上野樹里）は、娘のつぐみ（加藤柚凪）を手伝って、バレンタインデー用のチョコクッキーを焼く。保育園の男の子に渡したいらしい。それを知った桑原（風間俊介）は、まだ早すぎると怒り、平（時任三郎）を呆れさせる。テレビからは、震災以降、月命日のたびに捜索活動を行ってきた宮城県警と地元消防団の活動を紹介するニュースが流れていた。

そんな折、興雲大学法医学教室に生後8ヵ月の女児の解剖依頼が入る。母親の田崎直子（岡崎紗絵）によれば、食事の支度で目を離したわずかの間に意識がなくなっており、すぐに救急搬送したが間に合わなかったのだという。

朝顔たちによる解剖の結果、死因は気管にプラスチック製のおもちゃが詰まったことによる窒息死と判明する。野毛山署強行犯係の忍（ともさかりえ）や岡島（斉藤陽一郎）は、虐待の可能性はないのかと朝顔に尋ねた。直子はシングルマザーで、生活も楽ではなかったらしいが、いずれにせよ子どもが亡くなった場合は虐待の可能性を考慮しないわけにはいかないという。そして忍たちは、直子のようすがどこかおかしいと感じていた。朝顔や光子（志田未来）たちも、娘の死を悲しんでいるように見えない直子に困惑し・・・。

朝顔(上野樹里)は、入院中だった祖父・浩之(柄本明)の容体が悪化したとの連絡を受け、岩手の病院へと駆けつける。朝顔は、浩之が目を覚ましたら、歯は母のものであったとうそを伝えようとしていた。だが浩之は目を覚まさず、裁判を控えていた朝顔は神奈川へ戻るしかなかった。

一方、神奈川県警に復帰した桑原(風間俊介)は、意外な男と再会する。それは、以前マンホールを盗んで捕まった今野(上島竜兵)だった。とんでもないものを見た、といってポケットからチラシを取り出す今野。それは、10年ほど前に発生し、いまだ未解決だった三田村一家殺人事件の情報提供を呼びかけるチラシだった。この事件は、30代の三田村夫婦と、7歳の長男が自宅で何者かに殺害されたもので、すべての遺体の右頬が十字を描くように傷つけられていた。目撃情報などから、知人の市川という男が逮捕されたが、証拠不十分で不起訴になっていた。今野は、事件現場となった三田村家の近くで、チラシに描かれていた犯人の似顔絵とよく似た男を見たというのだ。

そんな中、思わぬ事件が起きる。いまも事件当時のまま保存されていた三田村家で、男性の遺体が見つかったのだ。そして、50代前後と思われるその男性も、同じような手口で殺害され、右頬には十字型の傷がつけられていた。遺体は、解剖のため興雲大学法医学教室に運ばれ…。