有楽町の出版社に勤める星野は、山手線で見かける美女に憧れ「山手線の恋人」と呼んでいた。星野は、物故作家の作品を再び刊行するために、その作家の娘を捜す過程で見た顔写真が「山手線の恋人」と似ていることに気づく。田町と品川間の山手線新駅工事現場近辺での脱線や、爆破予告などが続けざまに起き、そこにも彼女の影が。そして捜査にあたる十津川警部を嘲笑うかのように、新たな事件が発生する。 密かに想う女性が犯罪者なのか。「恋人」の正体は？十津川警部が 連続犯罪の真相に迫る！