パリ観光に訪れた男が突然失踪、サン・マルタン運河に死体となって浮かんだ。急遽フランスに渡った十津川警部は、留学生水原とパリ警視庁小メグレ刑事の協力を得て捜査を開始する。モンマルトルの似顔絵描きから、事件に関わる謎のブロンド美女の情報を入手するが、独自に調査を進めた水原は得体は知れぬ相手から脅迫を受ける。事件の裏に隠された恐るべき陰謀とは。