息子の健一にせがまれて、青函トンネルを見学しに行った亀井刑事。帰途、健一は無人のはずの吉岡海底駅で、若い女性が手を振っているのを見たという。翌朝、その海底駅で女性の刺殺体が見つかる。犯人はどこから侵入し、脱出したのか？さらに被害者の婚約者が、東京のホテルで謎の転落死を遂げた！？全長５４キロの巨大密室の殺人事件に、十津川警部が挑む。