10 月 8 日清晨，新闻报道国立东京脑神经外科病院的总部长大道寺輝彦涉嫌对六名患者实施安乐死，正被押送至新宿警察署。一个月前的 9 月 1 日深夜，该院护士速水彩音遭遇肇事逃逸，脑部受到毁灭性重创，由大道寺輝彦亲自执刀进行了紧急手术。术后，大道寺宣称手术成功率超过七成，情况稳定，但两天后彩音的病情突然急转直下，最终死亡。大道寺将其归咎为检查中无法发现的微小血管破裂。彩音的哥哥速水哲平看到新闻，确信妹妹并非死于意外，而是被大道寺“处理”掉了。
8 月 20 日，厚生劳动省收到了一封匿名告发信，指控大道寺对四名处于植物人状态的患者实施了安乐死。9 月 8 日，警方又收到了一封实名告发信，指出了第五名受害者。10 月 6 日，一名大道寺手术的患者突然死亡，警方迅速介入，在死者体内检出了大量的巴比妥酸系药物，这是一种在国外常用于安乐死的中枢神经抑制剂。证据显示，大道寺试图将死因伪造成“脑内出血”，替换上虚假的检查图像。院长長谷川義信召集所有员工开会，承认自己此前一直在配合警方进行秘密调查，确认上个月去世的本院护士速水彩音也是安乐死受害者之一。
速水前往八王子祭拜亲人，回家途中遭遇了一位名叫田丸元重的纪实作家。田丸反对安乐死，认出速水曾出版过支持安乐死的书籍，试图进行采访。同一天上午，被视为大道寺接班人的第一外科医长星名達也接待了时尚大咖露木僚子。僚子的丈夫曾遭遇严重脑伤，被大道寺奇迹救回，为了报恩，她决心拯救大道寺，组织了“大道寺輝彦医师无罪申诉会”，邀请星名加入。星名拒绝加入，但同意暗中提供情报支持。
速水在餐厅再次偶遇田丸。田丸指出，虽然大道寺案的前两名死者是在家属强烈要求下停止延命治疗，但包括彩音在内的后四名死者并未经过家属同意，这意味着大道寺对这四人有着特殊的杀人动机。速水回想起彩音生前遭遇的那场车祸，肇事司机山森一久供称是彩音突然冲出马路，但住在中野坂上的彩音为何会深夜出现在千驮谷却成了一个谜。更可疑的是，事故现场唯一的目击者在匿名报警后便销声匿迹，从未现身。回家后，彩音的生前好友北村志保前来拜访，透露事故当晚她与彩音在新宿东口共进晚餐，直到 9 点才分开。从 9 点分手到深夜在千驮谷遭遇车祸，这中间的空白时间和地点变动极不合理。
露木僚子率领的“无罪申诉会”用一位名为元村康晴的末期脑肿瘤患者作为筹码，对外宣称唯有大道寺能够执刀该高难度手术，呼吁法务大臣行使特例，批准大道寺进行手术。这一切的幕后推手正是星名達也，正是他向僚子提供了元村康晴的详细病例。僚子新任总部长笹冈是向警方告发大道寺的人，但星名认为笹冈性格耿直，不太可能匿名告密。另一名受害者広瀬麻奈美的父亲広瀬茂人拜访了速水哲平。広瀬提议，为了对抗“无罪申诉会”，四户“非同意”的受害者家属应当团结起来，速水表示同意。于是，速水、広瀬、近藤絹枝的儿子夫妇、中西武昭的遗属共同组成了“遗族会”，召开了记者招待会，公开谴责大道寺，反驳“申诉会”的言论。两天后，速水在咖啡馆约见了第一位安乐死患者岡田澄江的女儿千里。千里介绍，母亲陷入植物人状态后，父亲不忍妻子受苦，多次恳求医生实施安乐死。大道寺起初态度坚决，坚持进行延命治疗，但在 6 月 24 日突然态度剧变，接受了家属的请求。速水意识到那日一定发生了什么特定的事件，改变了大道寺的信念。
两天后，元村康晴去世。露木僚子迅速召开记者会，指责政府见死不救，无异于杀人。这张悲情牌成功煽动了巨大的舆论反响，社会矛头直指政府。志保调查发现，露木僚子曾在大道寺被捕的次日前往星名的诊室就诊偏头痛，表明两人早已相识。速水听后推测有望晋升的星名可能是内部告发者，或者知晓安乐死内情。速水怀疑请求志保调查星名和大道寺在 6 月 24 日之前的行踪。志保查阅了速水彩音的电子病历，意外发现彩音的手术助手是星名達也，而非原定安排的不破医生。速水约见田丸元重，了解了露木僚子的背景。
10 月 24 日，关押在拘留所的大道寺輝彦因恶性脑肿瘤倒下，被移送至东京脑神经外科病院救治，大道寺本人强烈指名要星名担任主刀医生。大道寺患有极难治愈的胶质母细胞瘤，已发展至第四期。星名偷偷联系了露木僚子，通报了这一极密情报。上午 9 点，手术准时开始，星名利用神经导航系统，历时四个多小时，顺利切除了大部分肿瘤。然而，就在手术成功后的第 11 天，始终未恢复意识的大道寺輝彦突然死亡，其血液中检出了短效巴比妥酸系药物，警方因此断定为谋杀。推测的投毒时间为 20:20 左右，但在 19:40 护士最后一次离开后，病房并无访客记录。病房位于 7 楼，窗户封闭无法开启，唯一入口有警卫把守且设有监控，形成完美密室。第一发现人不破洋輔案发时独自在隔壁的宿直室。主治医生星名達也当晚 18:30 曾进行巡视，20 点以后在急诊室处理一名醉酒闹事的病患。露木僚子接受采访时声泪俱下，宣布因被告死亡，正式解散“无罪申诉会”。
速水哲平收到了一条名为奥井和歌子的女性发来的私信，约在千駄谷的事故现场见面。奥井是肇事司机山森一久的女友，事故发生当晚，她曾目睹彩音站在路边与一名男子发生激烈争执，随后才冲出了马路。速水根据志保提供的情报在医院蹲守不破洋輔，跟着他来到了一家高级俱乐部，从陪酒女ユリナ口中得知，两个月前不破曾在酒后吐露“我正在追求的那个护士死了”，证实他与彩音之间存在某种特殊关系。第二天早晨，遗族会会长広瀬打来电话，告知《周刊Monday》挖出了速水过去撰写的支持安乐死的书籍，指责他言行不一。心力交瘁的速水躲进一家酒吧买醉，遇到田丸元重。田丸声称对恶意报道并不知情，深表歉意。
警方在不破的出诊包中发现了安乐死所用的巴比妥酸系药剂安瓿，但他坚决否认涉案，声称是有人故意陷害。速水彩音车祸当晚，不破在千驮谷的一家料亭与医师会的高层聚餐，在时间上看似没有作案可能，但车祸现场距离料亭极近，警方并未完全打消疑虑。速水通过志保协助，查出在那晚聚餐的中途，不破曾接到一通关于患者病情的医院电话，离开了一段时间。速水再次与不破对峙，不破终于承认在短暂外出期间，目击了彩音与一名男子发生激烈争执，随后彩音冲出马路被车撞倒。不破承认打电话报警，但因害怕卷入麻烦，在救护车到达前便逃回了料亭。当速水逼问那个男人的身份时，不破供出了第一外科医长片瀬博史的名字。志保证实片瀬平日里素行不良，经常纠缠护士，两人对片瀬见死不救的行为感到愤怒。
田丸带来了一项关于露木僚子的惊人调查结果：露木僚子的丈夫并非死于车祸，而是有可能被僚子从阳台推下，导致脑损伤成为植物人，最后由大道寺实施了安乐死。田丸推测，僚子此前成立“无罪申诉会”，实则是为了向握有把柄的大道寺示好，而大道寺一死，威胁解除，她便立刻解散了组织。
以安乐死为伦理主题的社会派作品，包含一起密室杀人，核心诡计利用了前沿的医疗技术，有可能真的可以用在现实中。小说不仅探讨了生死的定义和医者的傲慢，还细腻描写了受害者家属的复杂心理。中段调查稍显冗长，但结尾对峙一气呵成，伏线回收完整。