越後湯沢で休暇中の画商・竹田幸太郎は、東京の自宅で妻子を殺され、新進の画家・渡辺久の絵を盗まれた。だが、その絵は、越後湯沢ー新潟間を走る観光列車「現美新幹線」になぜか渡辺の自選で展示される。当の渡辺は渡米し所在不明に。捜査の糸口も掴めない十津川警部は絵の秘密を追い“世界最速の美術館”に乗り込むが…。