【序章】“我”身处一个被灰色雾气笼罩的医院里，致命的雾气中没有任何生物的气息。几个小时后，所有被困在医院里的人都会面临同样的命运。随着门被打开，脚步声逐渐逼近，“我”意识到“X”即将来临。

研修医春田芽衣与消化器内科医生城崎響介一同乘车前往偏远的更冠医院，进行为期一个月的医疗支援。她们中途在更冠湖的展望台休息，了解到该湖是硫化氢浓度极高的温泉湖。芽衣通过手机联系上了她以前的篮球教练九条環。環如今在医院总务课工作，告诉她们医院周边起了非常浓的雾，叮嘱她们小心驾驶。二人抵达医院时，发现入口外挂着一条横幅，上面写着“更冠病院杀了人！”。总务课的弓川孝臣透露，環从下午 3 点起就失踪了，但她的车还停在停车场。芽衣试图进入地下温泉室寻找環，但因吸入浓烈的硫化氢气体而险些昏倒，被城崎及时救下。急救医生吉村祐希和护士市原千佳穿着防护服进入温泉室，发现環已全裸倒在浴室内，心肺停止。城崎证实死者身上的绿色尸斑是硫化氢中毒的典型特征，因为温泉室的换气扇和警报器被人为关闭，现场也没有发现自杀的痕迹，他推断这是一起谋杀案。弓川声称在下午 3 点多寻找環时，通往温泉室的楼梯口并没有“清扫中”的警示牌，而芽衣遇险时却出现了警示牌，城崎由此推断放置警示牌的凶手清楚地知道地下充满了致命气体，也知道環已经死亡。院长八代大吾、町长村山幸蔵、警察深山崇等相关人员聚集在灵安室，进行案情说明和初步调查。深山警官之所以会出现在医院，是因为当天中午八代在停车场驾车时撞倒了一位名为源佳代的老妇人，她也因此被收治入院。考虑到芽衣在下午 2:33 与環的通话记录，以及弓川在 3:40 无法接通環的 PHS（院内电话），城崎将死亡时间锁定在下午 3:00-3:40。由于浓雾从中午 12:30 开始便封锁了医院，凶手必然是当时身处医院的 87 人之一。

次日清晨，一场七级直下型地震袭击了医院，导致旧馆停电，通讯设备失灵，电梯停运，医院彻底与外界隔绝。医院的应急物资仅够维持三天，町长村山幸蔵执意要求下山，院长八代大吾无奈之下，命令弓川孝臣驾驶越野车送町长离开。城崎、芽衣、整形外科医生仁科翔太一同前往旧馆二楼的器材库检查设备受损情况，城崎注意到用于处理硫化氢事故的防护装备似乎少了一套。他们在总务课检查了環的遗物，環的化妆包留在了手提包里，而便当盒已经清洗干净。城崎由此推断，環在离开办公室时并没有打算去入浴，否则爱美的她一定会带上化妆包补妆。一场强烈的余震来袭，器材库内部的架子倒塌，导致呼吸机、除颤仪等关键医疗设备无法取出。傍晚，城崎和芽衣去停车场取行李时，发现雾气中的硫化氢气味比前一天更浓，地上散落着大量死亡的老鼠和飞蛾，周围一片死寂。他们遇到了驾车返回的警察深山和受伤的弓川，得知町长村山下山途中遇到余震引发的山体滑坡，不幸遇难，道路也被完全堵死。根据警方无线电的最后消息，更冠湖的硫化氢浓度正急剧上升，由于医院地处盆地，即将被致命毒气完全淹没，他们被彻底困在了这座“白色囚笼”中。

城崎冷静地分析，由于硫化氢比空气重，会从低处开始累积，因此下山是死路一条，坚守待援是唯一的选择。他提议将所有物资转移至二楼以上，利用急救室仅有的两台便携式硫化氢浓度计，派人轮流在通往一楼的楼梯口进行监测。深山前往地下探查，吸入了高浓度硫化氢，陷入深度昏迷，吉村和城崎冒死将他救出，安置在三楼的特别病房 308 室。众人通宵轮值，仁科翔太向春田芽衣透露，一个月前出现在医院的“杀人”横幅，一直是九条環在负责清理，一周前他曾看见環拿着一件像是婴儿服的东西，表情可怖。凌晨 3 点，院长八代大吾轮值，5 点交接时却离奇失踪。众人在八代负责监测的旧馆二楼楼梯口发现了他的白大褂、浓度计和一本撕掉记录页的笔记本，芽衣又在他的办公桌上发现了一张纸条，上面是環约他于案发当天下午 3:30 在温泉室密谈的打印留言。吉村在凌晨 3:15 看到院长室有手电筒的光在晃动，市原千佳在 3-5 点间先后三次听到有人走过旧馆楼梯。众人在 308 号病房的衣柜里发现了一个沉重的黑色垃圾袋，里面竟装着八代院长血肉模糊的头颅。

城崎检查头颅后推断，八代可能死于钝器击打，死后被锯子斩首，死亡时间在凌晨 3:00-7:30 之间。现场为“开放密室”，尽管房门未锁，但根据护士长田嶋的证言，在凌晨 3:00-7:30 之间，没有任何外人进入过三楼病区，而且房间窗户装有无法通过头颅的铁栏，另一条紧急通道也从内部上锁，凶手无法将头颅放入病房。権藤瑠香在凌晨 4:45 被隔壁仁科翔太的闹钟吵醒，由于闹钟响了很久，她去敲墙抗议，因此她怀疑仁科当时可能不在房间里。仁科称自己一直在房间，他听到敲墙声后也敲了六次墙壁，作为“对不起”回应。这段证词反而使双方都获得了不在场证明。城崎说服众人同意他与春田芽衣前往旧馆，在毒气彻底蔓延前进行最后的调查。芽衣看到朋友汐里在通讯中断前发来的消息，得知九条環曾因家庭债务放弃事业，曾从事多种工作，五年前从一位客人那里得到了一份能“逆转人生”的工作，还清了债务，但似乎并不开心，此后便与朋友们失联。城崎在院长室发现了一张八代与環的合影，照片中的環打扮成陪酒女，还发现了一本 2019 年的周刊杂志，上面刊登了一篇署名为環的报道，揭露了更冠病院的一起医疗事故，一位“N 医生”酒后手术，造成一名产妇母子双亡。城崎推断，这篇文章很可能是由八代授意環执笔，旨在制造一个替罪羊。環给院长的字条是 10 月 4 日写的，那时尚未发布浓雾预警，按计划環应在 10 月 5 日下午为芽衣做向导，不可能约院长在同一时间见面，所以字条为凶手伪造，用来嫁祸環。城崎和芽衣搜查旧馆，未能找到凶手潜入新馆三楼的物理路径，被迫撤回新馆。芽衣受到杂志文章启发，通过电子病历系统查阅了该事故死者鈴木奈々子的档案，得知奈々子死于妊娠高血压引发的胎盘早剥和播散性血管内凝血综合症。在缺乏输血条件的偏远医院，死亡几乎不可避免，而八代作为当日的值班医生，在初期应对迟缓。记录显示当时的助产士是市原千佳，第二联系人记载为“源佳代（母）”，正是之前因车祸住院的老妇人。

病房方向传来一声枪响，源佳代在 307 号病房内被人用枪射中头部。吉村祐希带领团队全力抢救，回天乏术。城崎勘察现场后指出，死者手上没有血迹，太阳穴也没有火药灼伤的痕迹，排除了自杀的可能。现场缺少了死者换下的衣物、当天配给的水、凶器手枪，墙壁上也未找到弹痕。在城崎的逼问下，権藤瑠香承认在凌晨潜入院长室，目的是调查同级生源奈々子的医疗事故真相。芽衣找到了当年的助产士市原千佳，市原证实，事发时八代院长推卸责任，让二階堂医生独自面对家属，导致二階堂被死者丈夫鈴木健斗殴打。健斗在去世前曾专程向二階堂道歉，暗示发现了“一个更大的问题”。不久，一场强烈的余震导致发电机停机，医院完全断电，陷入黑暗。幸存的病人们陷入恐慌，试图冲下楼逃生，导致踩踏和坠落，多人因毒气而死，幸存者被彻底困在了三楼。混乱平息后，城崎在昏迷的深山的随身包中找到了環失踪的 PHS，但通话记录已被清空。深夜，城崎对芽衣表示，他已经解开所有谜团，准备独自前往屋顶与凶手对峙，芽衣坚持与其同行。

故事背景设定在因浓雾、地震、毒气而与世隔绝的医院，创造了极致的封闭空间和紧张的末日氛围，包括三起核心案件：毒气杀人、斩首不可能搬运、枪杀伪装。结尾用排除法推犯人，动机植根于对日本偏远地区医疗困境的反思，只可惜诡计较为廉价。