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…!?