本片为《古畑任三郎》特别篇，舞台移至澳大利亚。数学界最高荣誉阿贝尔奖罕见地同时颁给合作多年的二本松晋与野田茂男，但二人早已貌合神离。二本松夸夸其谈、热衷名利，野田则沉默务实，对搭档的虚伪深感不满。颁奖典礼后，野田被发现死于酒店房间，现场遗留的袋鼠玩偶与微笑表情成为诡异线索。古畑任三郎与今泉慎太郎恰巧在场，随即展开调查。表面看野田死于意外，但古畑从细微矛盾中察觉杀机：二本松的证词漏洞、颁奖顺序的临时变更，以及二人学术成果归属的长期争执，逐渐拼凑出动机。更关键的是，一枚印有袋鼠图案的纪念徽章，揭示案发时有人刻意制造不在场证明。古畑用他一贯的优雅与机锋，与二本松展开心理博弈。真相令人唏嘘：野田早已决定公开揭露二本松剽窃成果，而二本松为保住荣誉，竟在颁奖前夜痛下杀手。那只微笑的袋鼠，不过是凶手精心设计的伪证。最终，在古畑的步步紧逼下，二本松承认罪行，面对铁证，他只能苦笑认输。