群马县的“星光”民宿发生了一起谋杀案，客人大滝大輔死于一间上锁的茶室中，名噪一时的“绅士侦探”佐伯鷹羽带着电视台摄制组高调抵达现场。这并非单纯的案件调查，而是一档名为“案件纪实”（Case Documentary，简称 CD）的真人秀节目。叙述者森脇琴乃是五名嫌疑人之一。节目导演園田找到琴乃，递给她一份剧本，告知她已被选定为本案的“凶手”。剧本中详细设定了她的作案动机、手法，乃至密室诡计的全部细节。琴乃在节目组的巨大压力下被迫接受了这个角色。

大学生貞末悠人去养老院探望被他称作“爷爷”的邻居芳川昭。芳川老人虽然年迈，但头脑敏锐，通过观察悠人左臂前臂内侧的创可贴形状和位置，精准地推断出他是在做炒菜时被热油烫伤的。养老院众人观看电视上的现场直播“星光民宿杀人事件”的法庭审理。6 月 17 日，住客大滝大輔死在二楼的茶室里，背部中刀，死因是失血过多，死亡时间为前一晚 11-1 点。案发时公寓内只有死者、死者妻子大滝典子、三位友人森脇琴乃、溝口奈津美、静ヶ丘秀太郎、公寓老板野口康夫共六人。茶室门窗紧锁，唯一的钥匙挂在门外墙上的钥匙架上，但钥匙架被一个钢丝锁锁住，而钢丝锁的钥匙在无人进过的办公室里。现场留下了一张写有民谣《炭坑节》歌词的奇妙字条。庭审中，名侦探佐伯鷹羽揭晓了他的推理。

即使佐伯鷹羽的推理是错的，这个“真相”也无法被推翻，因为 CD 节目是一种电视台、检方、律师、赞助商等多方共谋的娱乐产业。被选中的“凶手”通常因为外形靓丽等适合上镜的理由，他们接受角色后可以获得缓刑、出书、成为艺人等好处。整个社会都已默认并接受了这套“由大家共同决定的真相”，挑战这套体系的人会遭到无情的社会性报复。悠人回想起小学四年级时，班上养的宠物鱼因被人投喂过量鱼食而全部死亡，唯一的线索是有人在黑板上画了一个模仿孤僻同学紺野君风格的涂鸦。仅仅因为这个涂鸦，全班同学和老师便认定紺野君为犯人，最终紺野被迫转学。

芳川、悠人、护工安藤一同前往东京，在一家高级酒店与名侦探佐伯鷹羽（本名中村）会面，指责他制造冤案，佐伯却不以为然。

两个月后，内海達樹与三位大学好友倉橋棗、林享太郎、後藤田敦輝前往长野县一处已停业的山间学校旅行，第二天早上，後藤田死在一间密室之中。电视东洋派出了“拉面侦探”浦添源五郎前去“破案”，迅速将達樹锁定为“凶手”，要求他接受剧本。達樹正处于 JAXA 宇航员选拔的最后阶段，哪怕是缓刑，一个杀人犯的罪名也足以彻底摧毁他毕生的梦想，因此坚决拒绝合作。情急之下，達樹的父亲整找到了芳川，恳求他出手相助。整提供了更多案件细节：死者被人从背后用绳索勒死，死亡时间为凌晨 3-5 点。案发房间 101 号室是一间完整的密室，门窗都从内部锁好，窗户的月牙锁还有二重锁。房间钥匙在房内的睡袋里找到，万能钥匙虽在事务室，但事务室的门因结构问题，开关时会发出巨大声响，凶手在深夜不可能不惊动他人就进去取用。101 号室的门锁有注入润滑油的痕迹。

芳川的推理过于朴素合理，无法在追求戏剧性效果的 CD 法庭上打动观众和法官。为了拯救達樹，必须用一个更精彩的“伪解答”去战胜电视台的“伪解答”。悠人、安藤、達樹的律师向山前往案发现场调查，发现走廊尽头 107 号室门前堆放了一堆废弃桌椅，上面完全没有灰尘，而周围的地板却积满了灰尘，这证明这堆杂物是在案发前不久才被人从别处搬过来的。安藤立刻将这一发现告知了芳川。内海達樹的案件在东京地方法院开庭直播。出乎意料的是，出庭的名侦探并非原定的“拉面侦探”，而是名气大得多的“绅士侦探”佐伯鷹羽。佐伯当庭提出了他的推理。就在佐伯即将解决案件之际，芳川作为“佐伯之师”及“辩方证人”的身份，在律师和电视台内应時永的配合下，坐着轮椅戏剧性地登场，给出自己的解答。二人在法庭上展开激烈的辩论。

离开法院后，芳川接受了周刊记者猿渡徹子的独家专访，播放了之前在佐伯事务所会面时的秘密录音，佐伯在录音中亲口承认了 CD 节目存在预设剧本。这段采访连同录音证据引发了巨大的社会舆论风暴，公众在发现自己被愚弄后，愤怒的情绪彻底爆发，CD 节目及其所代表的“名探侦”文化瞬间崩塌。内海達樹被无罪开释，成功通过了 JAXA 的选拔。

本书的设定是由电视台的真人秀审判决定谁是凶手，将司法正义娱乐化，对当代媒介操控和大众心理进行了一定程度的审视和批判。案件包含两起密室，在节目和现实中给出不同解答，甚至有为了节目效果而故意提出的伪推理。诡计较为普通。