北陸新幹線・上越妙高駅の完成記念式典に参列した十津川警部。北陸新幹線開業の功労者の一人である吉岡浩一郎の捜査が目的だった。吉岡は戦時中、陸軍の航空研究所で航空機の開発に携わり、戦後は国鉄に勤務していたが、十年前東京・青梅の山中で殺されたのだ！　吉岡の生まれ故郷である新潟県・柏崎市で聞き込みをしても、吉岡のことを悪く言う者は皆無だった。そんな折り、吉岡の孫娘・めぐみがプロペラ機が写った一枚の写真を持ってきたが……。

寝台特急トワイライトエクスプレスにプラスチック爆弾を仕掛けた。スイッチを入れれば、ただちに爆発する。それを回避したいなら、乗客・乗員の身代金として１億円を用意しろ――ＪＲ西日本に脅迫状が届いた！　列車は定刻どおり大阪駅を出発したばかりだった。脅迫は本物なのかイタズラなのか？　爆発物処理班が乗り込み、必死の捜索を開始。脅迫状が東京中央郵便局から投函されていたことから、警視庁・十津川警部も捜査を開始した!?

カメラマン・木下孝は、寝台特急“サンライズエクスプレス”取材のため、高松まで乗車することになった。女好きの木下は、隣りの個室に乗り合わせた美女と知りあい、永井みゆきと名のるその女の目的地・道後温泉まで同行することを企む。が、乗りかえ駅の坂出で彼女が起きてこないのに不審を抱き、その室をあけると、別の女の死体が出てきたのだ。しかも、永井みゆきは、去年東京で死んだ筈だという…。謎が謎を呼ぶ事件に十津川と亀井が挑む。