昭和三年、帝室博物館でメキシコから寄贈されたミイラが展示されることになったが、公開されてみると全裸の若い女性の死体と入れ替わっていた。しかも、その死体には首がなかった！この猟奇的事件に興味を持った雑誌『新青年』の編集長・横溝正史は、江戸川乱歩を訪ね独自の推理を依頼する。しぶしぶながら横溝と現場に出かけた乱歩だが、そこで今度はマネキンの頭とすり替えられた女性の首に遭遇、いや応なく事件に巻き込まれてしまうことになった…。