九个月前，正值而立之年的内海薰（柴崎幸 饰）突然接到远赴美国俄克拉何马州研修的通知，情知自己正成为警界可有可无之人，薰在焦虑烦恼的同时也暗下决心要干出一番业绩。就在此时，机会从天而降。在街上执行任务时她偶然发现一名看护师用轮椅推着早已死亡的老人，进一步调查发现看护师上念研一（中山裕介 饰）竟是长野县通缉的在逃犯。在薰的面前，上念供诉了杀害主家女儿的经过。风光得意的薰在公众和同侪的注视下担当押送嫌犯的重任，谁知上念抵达长野后推翻了之前的供词，令内海陷入窘境。在此之后，他只得与新人当摩健斗（柳乐优弥 饰）联手调查，却意外探知到九年前的一起冤案。 内海薰最后的案件，朝向未知的方向推进……
当《神探伽利略XX：内海薰最后的案件》的镜头缓缓推进，一个在东京街头推着轮椅的看护师身影，瞬间将观众拉入这场充满悬疑与人性挣扎的终极解谜。这部作为系列衍生电影的作品，不仅延续了“神探伽利略”一贯的科学推理风格，更以内海薰这位女警的视角，展开了一场关于正义、成长与抉择的深刻探讨。
柴崎幸饰演的内海薰，无疑是影片最耀眼的存在。她将一位年过三十、在男尊女卑警界中挣扎的女警演绎得淋漓尽致——从接到赴美研修通知时的迷茫，到误捕通缉犯上念研一后的短暂得意，再到面对翻供时的坚定追查，每一个情绪转折都细腻而真实。尤其是当她在长野县重新审视9年前的误捕案时，那种对真相的执着与对自我价值的追问，透过眼神传递出强烈的感染力，让人不禁与角色共情。
叙事结构上，影片巧妙地采用双线交织的方式，将当下案件与九年前的误捕悬案并置。看似无关的事件，随着被害人已故父亲的秘密逐渐浮出水面，竟形成环环相扣的因果链。这种设计既保持了悬疑节奏的紧凑感，又赋予故事厚重的历史纵深感。当内海薰一步步逼近真相时，观众看到的不仅是罪案的破解，更是一个女性在体制困境中突破偏见、找回职业信仰的成长史诗。
中山裕介饰演的上念研一同样令人印象深刻。他既是背负命案的逃犯，又是警方逼供错误的牺牲品，这种矛盾身份为角色增添了复杂的灰色地带。而他与内海薰之间微妙的对峙关系，恰似整部影片的核心隐喻：在追求正义的路上，执法者与违法者的界限往往比想象中更加模糊。
最终，当内海薰冒着电闪雷鸣独自离开的背影渐行渐远，这个曾经依赖汤川学的女警已然蜕变为独当一面的调查者。她的离去不是终点，而是对“毕业”二字最动人的诠释——真正的成熟，或许正是学会在孤独中坚守初心。