列車の中で殺された被害者は、どう見ても６０代の男性だった。しかし、司法解剖では、それは３０代の男だという。不可解な幕開けとなった殺人事件は、容疑者に完璧なアリバイがあり、捜査は行き詰った。事件の背後には、どうやら怪しげな療養所があるらしい。事件解決への執念を燃やす十津川警部は、地道な捜査と大胆な推理によって、しだいに犯人を追い詰めていく。