宝石商の板倉がマンションの浴槽の中で殺され、現場から黒い帽子、黒い服の女が逃げたという証言があった。板倉は100億円の財産があり、十津川警部（石立鉄男）らは財産目当ての犯行とにらむ。そんな中、十津川の部下の西本（堤大二郎）は非番を利用し、警察官の美紀（白石まるみ）と大井川鉄道のSL「かわね路」号の展望車に乗った。その車中で、板倉の殺人現場で目撃された女と同じ黒い帽子、黒い服の女性を見かけるが…。