西本刑事（堤大二郎）の携帯電話に、かつての恋人・河合けい子（西本はるか）から突然連絡が入る。けい子は「特急あずさ」に一緒に乗っていたと証言してほしいと緊迫した声で話し、電話が切れた。数日後、けい子が絞殺死体となって発見される。十津川警部（渡瀬恒彦）が捜査を始めると、けい子が電話した日時に、都内で現金強奪殺人事件が起こっていた。けい子はこの事件に関わっていたらしい。
十津川は生前のけい子の勤務先の社長・橋野要（高橋和也）を訪ねる。橋野は、強奪事件があった時刻には特急あずさに乗っていたと語り、婚約者の新井優子（星野真里）が証人だと言った。十津川らはアリバイを確かめるため、優子が経営する安曇野のペンションへ向かった。しかし、橋野が先回りし、優子は橋野を異常に恐れ、多くを語らない。後日、東京に戻った十津川に優子から電話が入った。元判事の内田聡介（山本圭）が橋野について知っているという。内田の話は衝撃的だった。優子は七年前橋野に拉致監禁された被害者だというのだ。拉致から三年後、優子は橋野のもとから自力で逃げ出し警察に保護された。この事件の判事が内田だったのだ。事件後、消息を絶った優子だったが、執念深い橋野に出所後、優子の居場所を突き止められる。恐怖に凍りついた優子は、言うなりに操られ、結婚の約束までさせられているという…。
そんな中、事件が動いた。強奪事件の容疑者が二人連続して殺されたのだ。十津川は強奪事件の主犯格が橋野だと確信する。さらに、橋野が姿を消した。続いて優子も何者かに誘拐される。優子を無事救出するよう、電話をかけてきた橋野に十津川はそのために手を組もうと提案する。橋野は謎の人物と特急あずさの中で、優子と盗んだ現金の交換をするという。事件のすべての謎を乗せて、運命の「特急あずさ13号」が新宿駅を発車した！
