青森行・特急「ゆうづる５号」の個室寝台を予約した青年実業家の新井は、上野駅で見知らぬ美女に誘われ同室することになった。だが、翌朝、彼女がいたはずの寝台には別の女の刺殺体が。新井が慰謝料で揉めている銀座のホステスだった。これは新井を陥れる罠なのか？十津川警部は、謎の美女の行方を追う。