《自恋刑警》讲述了一位名叫自恋的刑警（长濑智也饰），他原本是警视厅的王牌探员，但因未婚妻（中岛美嘉饰）突然离开而陷入低谷，失去了晋升机会。如今，他沉迷于寻找命中注定的另一半，甚至崇拜恋爱心理学家栗桥诚（坂东三津五郎饰）。某天，一家游戏软件公司发生凶杀案，被害人宫本克也（猪岐英人饰）的部下贵崎惠里子（加藤爱饰）成为嫌疑人，而她正是自恋一见钟情的对象。自恋在破案过程中陷入两难，既想追求惠里子，又怀疑她是凶手。在酒吧“I am I”结识了栗桥、演员本城定（生田斗真饰）、糕点师松冈（要润饰）和摄影师穴井（矢作兼饰）后，自恋接受了他们的恋爱指导，但工作搭档冴木优（荒川良良饰）的阻挠让恋情进展不顺。最终，自恋向惠里子提出“和我结婚就不逮捕你”的求婚，惠里子面临逮捕令和结婚证的双重选择。