十津川警部の元部下で、私立探偵の橋本豊。彼は、秋田県東能代駅と青森県川部駅を結び、世界遺産・白神山地のふもとを走る人気のローカル線、五能線の「リゾートしらかみ」の車内で、気になる女を見かける。その女、三村しのぶは、彼が弁護士の井上亜紀子から浮気調査を依頼された会社社長の愛人だった。彼女の死体が、五能線沿線の名所・千畳敷で発見される。再び、井上弁護士の依頼を受け、殺人現場に向かった橋本は、三村しのぶ殺人事件の容疑者として逮捕されてしまう。そして、東京で、事件の鍵を握る井上弁護士が殺された。罠にはめられた橋本を救うため、十津川と亀井は五能線に乗ることに。