日本科学技术大学教授上田次郎（阿部宽饰）专攻物理学，始终不相信超能力的存在。为此，他向全日本的超能力者发出挑战，声称只要有人能在自己面前证明超能力真实存在，就能获得奖赏。这个消息引起了落魄魔术师山田奈绪子（仲间由纪恵饰）的注意。作为曾被誉为日本第一魔术师的山田刚三之女，奈绪子原本只想借机骗取奖金，却意外与上田次郎成为了既互相较劲、又不得不并肩合作的搭档。
两人一路卷入各种离奇的超能力事件，并凭借科学与推理逐步揭穿其中的真相。后来，上田次郎将这些经历整理成一本破解虚假超能力的书，却因此引来了一个自称来自六墓村的男人。对方声称，自己经营的旅馆每年1月11日都会有人死亡。接连发生的死亡究竟源于诅咒、超能力，还是一场不可告人的犯罪？上田次郎与山田奈绪子再次携手，充满悬疑推理与科学知识的《圈套2》就此展开。
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