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東京で２つのレイプ殺人事件が発生した。いずれも被害者の若い女性は、紐で手首を縛られ乱暴された後、ナイフで首を一掻きされていた。残された手掛かりは、ともに同一犯人のものと思われるＢ型の体液。いつしか、この恐ろしい事件の犯人は、その犯行の手口から“赤い紐の悪魔”と呼ばれるようになった。捜査に乗り出した十津川警部（渡瀬恒彦）と亀井刑事（伊東四朗）は折りしも、南伊豆の海岸で女性の腐乱死体が発見されたという知らせを受ける。
手首に赤い紐が巻き付いていたことから、一連のレイプ殺人事件と関係があるとみた十津川と亀井は、『踊り子』号で伊豆へ向かった。車中で２人は美大生の木原夕子（細川直美）と出会う。夕子は、高級レンタル会社の『キミヅカ』が創立２４周年を記念して２４歳の男女に限って行う、美男・美女コンテストに出るため下田のホテルに行くところだった。この列車には、最終審査に残った男女１０名ずつが同乗しているのだ。
夕子は、そこで知り合った荒木由美（八木小織）や大島圭介（宮下直紀）たちと話しているうちに、最終審査に残った男性の血液型が全員Ｂ型ということに疑問を抱く。ホテル滞在中のある日、由美が突然姿を消した。心配になった夕子と圭介は、フロントで「先に帰る」という伝言を受け取る。訝しがる２人だったが、その日の夜、東京で４人目の犠牲者となった由美の死体が発見された。
現場近くで目撃された白いポルシェとＢ型の血液型から絞り込まれた結果、容疑者として例の『キミヅカ』の社長、貴見塚正二郎（南原宏治）の２４歳の長男・伸彦（菊池健一郎）の名前が挙がった。