十津川警部（渡瀬恒彦）が乗った寝台特急「あさかぜ」で青酸カリによる毒殺事件が発生した。被害者は化粧品会社会長の本山徳一郎（久保晶）だ。十津川は車中で本山と親しそうに話していた美女が印象に残っていた。捜査に向かった本山の自宅近くで、十津川はその女を見かける。話を聞くと、女は本山とは偶然駅で出会い、一緒に旅をして欲しいと頼まれただけだという。しかし、十津川は女が何か秘密を隠していると直感する。女の車のナンバーから彼女が白井マユミ（山本未來）というモデルとわかった。十津川は、西本刑事（堤大二郎）にマユミの身辺を探るよう指示する。飛行機で北九州へ向かったマユミを西本が尾行する。翌朝、マユミは小倉駅からL特急「つばめ」に乗り込んだ。西本がマユミを見失ったと気付いた直後、車中では第二の殺人事件が起こっていた。