特急舞女號連環殺人案警視廳搜查一課的十津川警部(高橋英樹飾)和亀井刑事(愛川欽也飾)為了出差，到新宿車站乘坐了「特急舞女3號」。但是，在到終點伊豆急的下田車站前，列車的沙龍里發生了男性顧客死亡事件。 死者是乘坐綠色車廂單間的資本家社長池辺康夫(飯田基祐 飾)，而死因則推斷是青酸性毒物中毒導致的死亡。第一發現者是叫佐々木貢(中村俊介飾)的男人，口供說他在沙龍的窗戶邊看外面的時候，池辺搖搖晃晃地進來，朝向自己的方向倒地之后幾乎馬上就死了。佐々木在口供中說和池辺完全不認識，自己是準備在石廊崎跳車自殺才決定要乘坐「特急舞女3號」的。 直覺告訴十津川他們佐々木似乎隱瞞了一些什么，在調查中沒有發現池辺和佐々木之間的聯系點。佐々木大概在1周前在一流貿易公司上班，但是給上司惹了麻煩辭了職。妻子也和他離了婚，和本人說的一樣，人生完全充滿了絕望。 之后為了確認遺體，池辺的作為退役女演員的妻子冴子(雛形明子 飾)在顧問律師森谷(佐戶井賢太飾)的陪伴下來到了下田。去世的池辺和冴子兩人沒有小孩，如果池辺沒有立遺囑的話，他留下的200億日元的財產將由冴子全部繼承。雖然十津川想起在新宿車站站臺見到過冴子，但是她只是擔心一個人出行的丈夫偷偷的目送。 然而，第二天的「特急舞女16號」的車廂內，發生了偵探水田征治(浜田學飾)背部中央被刺身亡的事件。知道了在這里的現場，也發現了佐々木在場。 而且，發生了森谷被刺身亡事件，在他身下發現了貌似是池辺所書的寫有「如果自己被殺了，最可疑的就是森谷」的東西。但是同樣的信，也寄給了冴子、冴子的大學教授哥哥檜垣(井田國彥飾)、和冴子有婚外情的副社長柴田(松永博史 飾)，所有的一切都指名了犯人。 事實上，寄出這些信的是佐々木...！佐々木被臨死的池辺托付了遺書，還有寫著「自己是被冴子、檜垣、柴田、森谷4人中誰殺的」「因為沒有值得信賴的人，所以為什么會拜托你這個素不相識的人幫忙搜查犯人」「請用金庫里的1000萬日元作為費用去找犯人」等的。佐々木想找出犯人，于是模仿了池辺的筆跡寫了信，送去給了這4個人。 佐々木好容易將這些事實告訴了十津川，說池辺坦白說準備和一個叫他“長腿叔叔”的美女西條美保(上原美佐飾)在下田見面。她現在也一樣，在找殺害池辺的犯人。十津川一行對搜查過程中突然出現的謎之美女美保的情況進行了調查，可是······!