大学生古賀鳴海的现任女友水鏡氷華是一位被称为“通灵侦探”的大学生。2010 新年伊始，氷華收到母亲水鏡雪絵转来的一份邀请。邀请人円山針夫计划举办一场“未解决事件推理研讨会”，旨在查明二十年前其妻糸織子在自家旧宅“蜘蛛屋”被杀一案的真相，悬赏一千万日元。由于雪絵曾是死者的医生和案件的目击者，氷華决定作为其代理人，携鳴海一同前往位于飛驒高山的蜘蛛屋。円山家曾经营丝绸厂，因其剥削女工的手段残酷而被称为蜘蛛屋，深受当地人怨恨。1990 年 12 月 21 日，身患胰腺癌晚期的円山糸織子，在針夫的六十岁生日派对期间，于蜘蛛屋二楼的卧室内被刀刺死。房间的电子密码锁从内部锁住，通往外界的道路被新雪覆盖，没有留下任何足迹，而楼下客厅里針夫和学生木澤卓下了一整夜的棋，三者构成了一个雪地、视线、电子锁的三重密室。当时的在场人员包括丈夫円山針夫、他的三位学生内城彰浩、木澤卓、影沼帆香。氷華、鳴海、雪絵在蜘蛛屋见到了负责原案的警官刑部修和年迈的円山針夫。針夫最近发现糸織子一直在敲诈那三名学生，所以他雇佣了一名私家侦探煙原重新调查，但煙原却在不久前被杀，尸体的发现者正是木澤卓。針夫认为两起案件的凶手是同一个人。

鳴海的打工老板樋山忍意外现身，也来调查此案，与氷華争夺奖金。樋山向氷華发起挑战，声称已破解了煙原被杀案。他在纸条上写下答案，交给警官刑部保管，要求氷華仅凭案件概述进行推理，如果答对，便可赢得樋山的五十万日元定金，否则必须退出此次的推理研讨会。氷華接受了这个挑战。木澤卓介绍，煙原曾是糸織子雇佣的私家侦探，一直用二十年前的调查报告敲诈木澤等人。去年 12 月 15 日，木澤按煙原指示，前往明智町的废弃工厂支付赎金，却发现煙原死在反锁的轿车内，车旁有烧炭的火炉。该车为双门车，驾驶座一侧紧贴墙壁，无法开启，副驾驶座从内部锁住，形成密室。警方调查后认为是他杀，因为现场没有遗书，尸体的死斑状态显示其死后曾被移动，且车内未做密闭处理。氷華在听完陈述后提问，得知车后备箱是空的，宣布已看破真相。

樋山的答案与氷華完全一致，他承认氷華获胜，两人都认为煙原案的凶手与二十年前糸織子案的凶手是同一人。樋山透露他同时接受了木澤、内城、影沼三人的委托，作为他们的共同代言人，每人预付了五十万日元。众人来到二楼糸織子的房间外。針夫确认，案发当天只有他和糸織子知道房间电子锁的密码 5897，该密码每日更换，必须从内外两侧都输入密码才能解锁。房门上方虽有换气窗，但小到成年人无法通过。在推定的死亡时间（晚上 8-9 点），一直与木澤在二楼的客厅下棋，寸步未离。众人进入重现的案发现场，房间内有一个被刺死的假人。房间通往阳台的法式门玻璃有被“烧烙法”破坏的痕迹，但阳台被铁格子完全封锁，无法通行。阳台地板上有一个通往楼下客房阳台的紧急逃生梯，而楼下阳台同样装有铁格子。案发当晚楼下房间的住客是影沼，她在傍晚时因摔下楼梯导致脚踝骨折，无法攀爬梯子。内城的房间窗户装有铁格子，他去往糸織子房间的唯一通道会被客厅内的木澤和針夫看到。雪絵住在庄园内独立的客房，案发后别墅与客房之间的雪地上没有任何脚印。氷華在走廊墙壁上发现一个通往糸織子卧室床后方的洞，警方曾据此推测，内城通过墙洞操控“悬挂匕首”机关来杀人。

氷華宣布已经知道了真凶身份，要求鳴海去刺探樋山的计划。樋山向鳴海坦白，他只想编造一个能让針夫满意的故事来赢得奖金。晚上 10 点，警官刑部主持的推理研讨会正式开始。

氷華的祖母千里出现，以一种疯癫而清醒的状态，吟唱着怨恨的歌谣，承认是她为了报复円山家对姐姐的迫害，放火并杀害了糸織子，为整场推理研讨会画上了句号。三个月后，鳴海与氷華在高山再次相见。鳴海向她揭示了樋山揭示的真正结局。

二十年前的三重密室与当下的汽车密室形成双重谜案，通过“侦探对决”的形式，由两位侦探交替推理，互相驳斥，层层推进。汽车密室给出真假两重解答，二十年前的三重密室则给出七重解答，看似合理的解答不断被新的证据推翻。如此海量的解答当然不可能全部保证质量，但仍有多个解答有可取之处。