名門ヴェルス学園に通う天才数学少年・北田岳（高橋文哉）の夢は、数学者になること。しかし、数学オリンピック選考会でライバルの圧倒的な実力を目の当たりにした岳は、自分が偉大な数学者にはなれないことを悟ってしまう。それは、岳にとって初めての挫折だった。虚ろになりながら学食のバイトで何気なく賄いを作っていた岳に、料理界のカリスマ・朝倉海（志尊淳）が声を掛ける。海は、自身が経営する二つ星レストラン「K」で、ヴェルス学園の理事長・西門景勝（及川光博）がパーティーを開くことになり、その打ち合わせに来ていたのだった。岳が作る計算され尽くした賄いのナポリタンに衝撃を受けた海は、自身もナポリタンを振る舞い、岳もまたその完璧な味に驚愕する。その矢先、同級生の魚見亜由（白石聖）から「退学命令が出ている」と岳に連絡が入る。特待生の岳が数学オリンピックを辞退して名門校の名を汚したことに理事長が激怒したのだ。しかし、東京大学への進学を期待している最愛の父・北田勲（宇梶剛士）のためにも退学になるわけにはいかない。窮地に立たされた岳に対し、「言われたとおりにすれば、お前の状況を変えてやる」と海が驚きの提案を持ち掛ける…。

上京した岳（高橋文哉）は、海（志尊淳）のマンションに居候することに。レストラン「Ｋ」では新人が賄いを作り、スタッフ全員から合格点をもらわなければクビというルールがあるが、海はそのタイムリミットを１週間にすると岳に告げる。「短すぎませんか？」と抗弁する岳に海は「普通の考えは捨てろ」と突き放す。赤松蘭菜（小芝風花）が忠告していたとおり、岳を待ち受けていたのは想像を絶する戦場のような厨房だった。あまりの回転の速さに洗い物も追いつかず、乾孫六（板垣李光人）の手を借りる始末。賄い作りどころではなかった。疲れ果てて帰宅した岳に、海のマンションの掃除に来ていた福田寧々（宮澤エマ）がねぎらいの言葉をかける。その何気ない一言をヒントに、岳は意外な一品を作ることを思いつくが…。

ようやく「K」の一員として認められた岳（高橋文哉）は他のスタッフたちと共に、蘭菜（小芝風花）が作った新メニューの候補を賄いとして試食する。蘭菜は料理界では難しいとされる肉と魚介の組合せを、旨味の相乗効果を用いて見事に調和させてみせた。一方、試食した岳は味を数式に当てはめて逆算し、蘭菜が採用した調理法や食材を見事に言い当てる。そんな岳に海（志尊淳）は、大事なお客様をお迎えする臨時休業日の厨房を任せることに。海がサポート役に指名したのは孫六（板垣李光人）。実は、孫六は岳のことをまだ認めておらず、岳に自分の名前すら教えていなかった。翌日、岳は蘭菜の相乗効果のアイデアを借用して大事なお客様への一皿を完成させようとするが、なぜか計算したとおりの味にならない。そこには旨味のトラップが隠されていて…。そしてついにやってきた大事なお客様は、岳の幼馴染で数学オリンピックのライバルだった武蔵神楽（久保田紗友）とその父・魏一（堀部圭亮）だった……。

海（志尊淳）が突然、コース料理の担当替えを発表。国内外で強い影響力を持つレストランレビュアー・綿貫哲平の予約が入ったためだ。海は綿貫の最高評価を得るため、“コースの世界に引き込む瞬発力”が必要な前菜を岳（高橋文哉）、メインの肉料理を蘭菜（小芝風花）に任せると言う。綿貫の来店は１週間後。店の命運を賭けた大抜擢だが、何を作ればよいかもわからず途方に暮れる岳に、海は「プロになれ」とだけ告げる。一方、メインの肉料理を着々と理想の味に仕上げていく蘭菜。岳はそのプロの仕事ぶりに感心するが、実は蘭菜も誰にも言えない苦悩を抱えていたことを知る。そんな蘭菜からプロと素人の料理の違いを問われた岳は…。

蘭菜（小芝風花）の母・桜（釈由美子）は、３年前に海（志尊淳）に店を奪われたことが原因で体と心が壊れてしまった。衝撃を受ける岳（高橋文哉）たちに、蘭菜は自分が料理人として海を越えることが母の店を返してもらう条件だったと話す。海から厨房の花形である肉料理担当を命じられた蘭菜は「母の店を返して」と海に迫るが、海はそんな彼女に「決定的に欠けているものがある」と冷たく言い放つばかりか、店から追い出してしまう。その頃、西門（及川光博）は淡島優作（高橋光臣）と渋谷克洋（仲村トオル）を訪ね、レストラン「K」に関するある提案を持ち掛けていた。さらに、１人になった蘭菜にも密かに接近する西門…。一方、蘭菜を「K」に取り戻すべく奔走する岳は、ある解決の糸口を見つけて――。

岳（高橋文哉）は店のナンバー２であるスーシェフ・布袋勝也（細田善彦）の有能さを魚見（白石聖）に話しながら、自分は布袋を超える料理人にならなければ海（志尊淳）と２人で料理の道を極められないのだと今更ながら気づく。そんなある日、レストラン「K」が超高級ホテルのパーティー料理を監修することに。海はその代表シェフを自分と布袋を除くスタッフの中からコンペで決めると言う。勝てばシェフの名を売る大きなチャンスだが、勝ち負けが嫌いな岳は気が重い。尊敬する布袋からの一言をヒントに、驚愕の一品づくりに挑むが…。そんな中、家に帰ってこない海をスーパーで見かけ、尾行した岳がたどり着いたところには、海と密会を重ねる渋谷（仲村トオル）と淡島（高橋光臣）の姿が。やがて迎えたコンペ当日、競争嫌いな岳が作った料理は…？

超高級ホテルで行われるパーティーのコース料理のコンペに勝った岳（高橋文哉）は、レストラン「K」を代表してフルコースをまとめ上げることに。このパーティーが数学界で権威ある楠瀬正美賞の受賞パーティーと知った岳はさらに、かつて数学オリンピックで圧倒的な才能の差を見せつけられ、トラウマ的存在である広瀬一太郎（細田佳央太）が、この賞の受賞者であると知り、とてつもないプレッシャーを感じていた。パーティーを１週間後に控えたある日、なんと広瀬は「K」の厨房に突然押しかけてくる。その日の営業終了後、岳は海（志尊淳）に促され、広瀬との関係や数学者の夢を諦めた理由をみんなに話す。それを機に厨房に生まれる一体感。海は「みんなを統率して、完璧を超えろ」と岳に指示を出す。一方、渋谷（仲村トオル）や淡島（高橋光臣）と密会を重ねていた海は残酷な現実を突きつけられていて…。

パリでの出店準備を理由に、海（志尊淳）はレストラン「K」の料理長“シェフ・ド・キュイジーヌ”をしばらく岳（高橋文哉）に託し、突然いなくなった。給仕長の寧々（宮澤エマ）もなぜか出勤してこない。さらに、蘭菜（小芝風花）もしばらく休みを取りたいと言い出す。残ったスタッフたちは海、蘭菜、寧々の３人が不在の状態で店を回すことになる。そんな中、海の残した書き置き、そして「K」のスタッフの総意で、岳が料理長を務めることに。しかし、海から引き継いだ「K」を守るには様々な困難が待ち受けていて……。

岳（高橋文哉）が海（志尊淳）から店を引き継いで１年。岳は料理の真理に近づくため一切の妥協を許さないシェフになり、蘭菜（小芝風花）たち仲間は心身ともに疲弊していた。ある日、ナッツアレルギーの客が来店し、急きょメインの料理を変更することに。ところが、岳はアレルギーの客だけでなくすべての客のメインを変更し、完璧なフルコースにするために前菜やスープ、魚料理までも１から考え直すと言い出して……。

岳（高橋文哉）の力を借りて料理の世界に戻ることを決意した海（志尊淳）。しかし、海にとっての師匠であり神である渋谷（仲村トオル）はそれを認めようとしない。渋谷は２人の料理を食べに翌日「K」へ行くと宣言し、その料理が真理の扉を開くものでなければ、２度と料理はするなと海に約束をさせる。急いで渋谷に挑むための準備を始めようとする岳と海だったが、そこに蘭菜（小芝風花）が現れ、「ここで岳に料理はさせない」と言い放つ。さらに海の体調にもやはり異変が起きて……。