８年前に鹿児島で衝動殺人を犯した小西晋吉が刑期を終えて出所することになり、当時彼を逮捕した西鹿児島署の女性刑事・大山純子が出迎えのため上京してきた。純子とは十年来の知り合いで、彼女が思いを寄せている警視庁の十津川警部は１人では危険だと判断し、彼女に同伴した。無関心を装う言葉と裏腹に小西の態度は、まだ純子に恨みを抱いている様子だった。その頃、かつて小西の逮捕に協力した鉄道公安官が殺害される。小西が疑われるが、刑務所を出た頃に犯行が行われたのでアリバイは完璧だった。その小西が特急『はやぶさ』に乗って鹿児島に向かった。純子と亀井は遅れて新幹線に乗り込み、新大阪で小西に追いついた。小西は同じ車両に乗る、謎の女性を監視しているらしい。しかし、亀井が謎の女性に気をとられた隙に、小西は純子と乗客の男性を刺し逃走。生き残った純子は、危篤状態で病院は運ばれた。警察の調査で、謎の女性の身元が判明。神田ゆう子といい、大学の公害研究所の所員だった。亀井はゆう子を尾行する男性を詰問。その男性の身元を調べ始めた。