大澤絵里子（天海祐希）は、名門女子高・英明女子学院の教師殺害事件を担当する。死亡したのは同校の体育教師・増岡剛で、頭部に複数回の打撃を受けていた。
　ところが、殺害現場には凶器はおろか、指紋や犯人につながる遺留品がまったく残されていなかった。
　絵里子は、犯人は相当頭がキレ、几帳面かつ粘着質な性格の人物だと推測。対策室の木元真実（戸田恵梨香）、山村啓輔（温水洋一）、片桐琢磨（玉山鉄二）、花形一平（溝端淳平）、岩井善治（ケンドーコバヤシ）らに捜査の指示を出し、自身は英明女子学院へ向かう。
　学校の入り口で、絵里子が靴を脱ごうとしていると、1人の女子高生が土足のままで構わないと教えてくれる。女子高生・石原由貴（志田未来）は、職員室の場所を教えながら、絵里子が刑事であることを見抜く。そのずば抜けた洞察力と高校生とは思えない冷めた態度が絵里子の気にかかる。
　そんな中、花形とともに学校に来ていた片桐が、由貴がかつて増岡と付き合っていたという情報を生徒たちから得る。それを聞いた絵里子は、学校一の秀才だという由貴と対面し、増岡が殺害された当夜の由貴の行動を尋ねる。由貴は塾の自習室にいたと答え、さらに、増岡と付き合っていたこともあっさりと認める。
　対策室に戻った絵里子は、事件当夜のアリバイがないのが由貴だけだという報告を受けると、任意で事情聴取することを決める。
　後日、取調室にやってきた由貴を、岩井、山村、真実、そして野立信次郎（竹野内豊）までが入れ替わりで迎えるが、誰1人として由貴に歯が立たない。そして、ついに絵里子が由貴と対峙する。
　そんなところへ、片桐がきて、増岡の同僚の教師・二宮奈津子（西山繭子）のマンション付近から、殺人に使われたと思われる凶器などが発見されたと絵里子に耳打ちする。それを見た由貴は、密かに微笑む。
　早速、事情を聞かれた奈津子は、増岡と交際していたこと、事件当夜に増岡のマンションに行ったことは認めるが、殺人と証拠品を捨てたことは否定する。
　一方、科捜研の奈良橋玲子（吉瀬美智子）は、遺体の傷跡から日本では入手が難しいフランス製のマニキュアの成分が検出されたと絵里子に報告。さらに、そのマニキュアを扱っている輸入雑貨の顧客名簿に奈津子の名前が見つかる。状況証拠は奈津子が犯人だと明示しているが、絵里子は真犯人は別にいると感じていた。そんなとき、由貴のアリバイが証明されたと花形が報告する。それを聞いた絵里子は…。