《SPEC：零》的故事发生在2009年，也就是当麻纱绫（户田惠梨香 饰）与濑文焚流（加濑亮 饰）相识的前一年。刚从美国FBI学成归来的当麻，被调入警视厅公安部公安第五课未详事件特别对策系，接受组长野野村光太郎的直接领导。
就在这之前不久，某大型石油企业的高管接连遭到杀害，而每名死者的心脏上，都留下了仿佛被人徒手捏过的痕迹。种种迹象表明，这起连环案件与传说中的SPEC持有者有着密不可分的关系。与此同时，石油企业高管Diablo（大杉涟 饰）以高额报酬雇用神秘的SPEC持有者一十一（神木隆之介 饰），试图阻止那个神秘的SPEC杀手。
这个日后与当麻、濑文结下复杂渊源的棘手敌人，将当麻认定为杀害自己父母的爆弹女，后来又亲手杀死了当麻在美国结识的好友Nancy。随着一十一的出现，SPEC的宏大篇章正式展开，一场攸关世界命运的重大事件也开始进入倒计时。
