東京・新宿の空き地で、若い女性の遺体が見つかった。高級ブランド品を身に着け、いかにも外出中といった感じだったが、スマートフォンもバッグも見当たらず、身元は不明。臨場した新宿西署の牛尾正直刑事（片岡鶴太郎）は、被害者のコートの襟に白い綿のようなものが付着しているのに気づく。
調べたところ、それは10月から12月にかけて北海道、東北、信州を中心に空中を舞う“トドノネオオワタムシ”という昆虫だと判明。空中を漂う姿が雪のように見えることから、“雪螢”とよばれている虫だった。また、被害者は妊娠4カ月だったこともわかった。
まもなく、被害者の身元は、長野・諏訪在住の根岸いずみ（黒川芽以）と判明。手がかりを求めて諏訪を訪れた牛尾は、いずみが老舗料亭社長・泉田耀造（宮川一朗太）と愛人関係にあったことを知る。泉田の会社は現在、本社を東京に移しており、泉田も都内で妻・栄子（森口瑤子）と2人で暮らしているが、時折、本店のある諏訪を訪れ、いずみと会っていたらしい。しかし、当の泉田は数日前から海外出張中で留守だった。
泉田が帰国した翌朝、牛尾は泉田家まで事情を聴きに行く。ところが、なんと泉田は直前に脳梗塞を起こし、息を引き取った後だった。栄子が20分ほど庭掃除に出た隙に泉田はリビングで倒れ、絶命していたという。栄子は1カ月前、夫からいずみの存在と彼女の妊娠を知らされ、「後継ぎがほしいから離婚してくれ」と頼まれたと牛尾に明かす。また、事件当夜は、以前、夫が入院した際に知り合った看護師・島村昌子（宮本真希）とともにいたと証言する。
手がかりを見つけられないまま日が過ぎていく中、牛尾はふと思い出した栄子の言葉から、泉田にはもうひとり別の女性の影があったのではないかと直感する。やがて、牛尾刑事が執念の捜査で突き止めたのは、3人の女たちの出会いが引き起こした悲劇だった――!?　“雪螢”が教えてくれた切なすぎる真相とは、いったい…!?

大手食品メーカー“根本フード”の副社長・根本佳枝（矢吹春奈）が、自宅リビングで遺体となって見つかった。新宿西署の牛尾正直刑事（片岡鶴太郎）らが臨場したところ、佳枝はクッションを顔に押し付けられて窒息死させられたものと思われた。夫で社長の根本圭一（窪塚俊介）が事件の前後から行方知れずの上、現場からくしゃくしゃに丸められた離婚届が見つかったため、離婚をめぐって夫婦間でトラブルとなり、カッとなった圭一が妻を殺害したものと推測された。
だが、別のマンションで暮らす圭一の母で根本フーズ会長の景子（真野響子）は、息子夫婦の間に離婚話などなく、離婚届はふざけて書いたものだろうと話す。しかし、圭一が失踪中と聞いて、景子は動揺する。
捜査の過程で21年前、圭一の父、つまり景子の夫・英雄（佐伯新）が、釣りに出かけた先の千葉・勝浦の海で失踪し、死亡者扱いとなった事実が浮上。一家の大黒柱であり、会社を立ち上げたばかりの英雄を失ってから、景子と圭一は寄り添いあって生きてきたとわかる。周囲によると、圭一は景子に決して逆らわず、佳枝との結婚すら景子が決めたことも判明。母子が非常に強い絆で結ばれていることを知った刑事たちは景子が圭一をかくまっているのではないかと疑うが、圭一の携帯電話の電波は事件翌日の朝、千葉・船橋付近で途絶えたまま、依然として行方はつかめず、事件から５日が経過していた。
そんなとき、突然、景子が圭一の同級生・浜田勝弘（深水元基）の自宅マンションに押しかけ、「この男が圭一夫婦を殺した」と騒ぎ立てる。景子は最初の証言とは異なり、佳枝と浜田が不倫関係にあったと言い出し、牛尾たちは混乱。だが、浜田もまた、事件当日から行方知れずだとわかり、謎は深まっていく。
手がかりを探して、１年前の圭一と佳枝の結婚披露宴のDVDを確認した牛尾は、ある場面でかすかに引っかかるものを感じる。︎わずかな違和感を糸口に執念の捜査を続けた牛尾は、我が子を思う母の愛が引き起こした悲しい殺人事件の真相、そして21年前の衝撃の真実に迫っていく…！

森鴎外の「雁」の映画化。高利貸しの妾でありながら、大学生に恋をしてしまうお玉役の若尾文子は、演技に集中するためカツラは使わず地毛を結い、明治という時代に生きた女性をしっとりと演じている。

牛尾正直（片岡鶴太郎）は、新宿西署の刑事。妻の澄枝（岡江久美子）と二人で暮らしている。ある日、牛尾は住宅街にある瀟洒な喫茶店『コロポックル』に立ち寄った。店にはフリーライターの菊川（市川勇）、高層作業員の弘中（前田淳）、銀座のホステス・藤江（遊井亮子）、タクシー運転手の地引（ベンガル）など顔見知りの客が店主・北出（西田健）のコーヒーを味わっていた。地引に言わせると、この店は東京の人間砂漠の中のオアシスで、牛尾もこの言葉に同感だった。寛いだ雰囲気の中、若い女（磯部さちよ）が、「犬を表につないでおいてよいでしょうか」と北出に声をかけてきた。牛尾が帰りがけに見ると、可愛いダックスフントが外に繋がれていたのだった。数日後、牛尾は『コロポックル』の表でまたダックスフントを見かける。ところが店内に入っても飼い主の女性の姿が見えない。北出によると、三日ほど前に連れてきた犬をそのままに帰ってしまったというのだ。どうやらダックスフントは飼い主の女性から捨てられたらしい。翌日、山梨県富士署の高倉刑事（真夏竜）が新宿西署に現れる。富士山麓の樹海で若い女性の首吊り死体が発見されたのだが、その女性の住所が新宿西署管内だというのだ。女性の現場写真を見せられた牛尾は仰天する。『コロポックル』に犬を置いていった女性だったのだ。その女性は新宿のクラブホステス・門井純子で、高倉によると現場の状況から自殺と断定するには少々疑問が残るという。高倉と純子のマンションに向かった牛尾は、残高が５千万円近くの預金通帳を発見する。何かホステス以外の収入源があったらしい。さらに、妊娠・出産に関する本が残されていた。高倉の話では、彼女は妊娠５カ月だったという。妊娠に関する本には、犬や猫を媒体として母体に影響を与える病気の項目にアンダーラインが引かれてあった。どうやら純子は、病気を恐れて泣く泣く犬を捨てたらしい。純子のアルバムを見た牛尾は愕然とする。そこには彼女の子供のころからの家族写真が貼ってあったのだが、牛尾にとっては忘れることの出来ない顔が写っていたのだ。十年前、資産家夫婦を殺害した容疑で門井正作（石田哲也）という男を逮捕した。そのとき十二三歳の門井の娘が、「お父さんは悪い人ではありません」と泣き叫んで牛尾を睨みつけたのだ。門井は無罪を主張したが死刑の判決を受け獄中で病死した。そして１年後に、この事件の真犯人が捕まったのだ。明らかに誤認逮捕であり、牛尾にとってはいつまでも心の傷として残る痛恨事だった。そして、その娘こそ、富士の樹海で不審死を遂げた純子だったのだ。調べを進めるうち、純子が死んだのと時期を同じくして、彼女の同僚・村川弘美（大浦理美恵）が行方不明になっている事実が浮かんでくる。鍵は二人の勤めていたクラブにあるのではないか。牛尾から話を聞いた『コロポックル』の常連・藤江は自分がその店に鞍替えして情報を掴んでくると牛尾に協力を申し出る。