姿なき殺人魔の跳梁にこのところ都民は恐怖におののいていた。旅客機上の密室殺人事件をはじめ、被害者はいずれも白昼の繁華街か完全な密室で殺され、手がかりといえば現場附近で聞かれた蠅のような羽音だけ。若林捜査一課長をはじめ捜査陣は全く翻弄された形だった。一方、その頃若林の友人で少壮物理学者の月岡博士は、早川博士の指導で宇宙線研究の途上、偶然にも透明光線を発見した。この発見を知った殺人鬼はこれを奪わんと遂に早川博士を殺害した。恩師の死に月岡は決然と還元装置が未完成のまま透明光線の前に立ち、自分の姿を消して若林ら捜査陣に協力することになった。そして殺人鬼は、一瞬にして体を縮め、蠅の姿になる、即ち蠅男だということを知った。正体を暴露された蠅男は、しかしなおも捜査陣の追及を逃れ、ナイトクラブの踊子美恵子、葉山刑事と次次に惨殺した。だが、この頃南米帰りと称する謎の大富豪楠木の正体を追っていた月岡は、彼が南方の島から旧日本軍の秘密兵器、姿を蠅に変え人に残忍な心を与える魔薬のアンプルを持って帰ったことを知った。殺人鬼蠅男は、この楠木の手先なのだ。楠木は敗戦の時、彼一人に戦犯の罪を着せて日本へ逃帰った上官、同僚たちに復讐しようとしていたのだ。かくて、透明人間月岡と仮面を捨てた楠木との決戦がはじまった。自ら蠅となって逃れる楠木。そしてついに追いつめられた彼は、透明光線の装置を寄越さぬと全都を壊滅させると宣言した。そしてそれを証明するように、彼は有楽町のガードにさしかかった満員電車を、ガード諸共爆破してしまった。不安と恐怖におののく都民。その行交う足元で楠木は面白そうに笑う。その取引の夜、死の街と化した丸の内のあるビルの屋上で、ついに透明光線装置は楠木の手に渡った。得意の彼はヘリコプターで逃去ろうとしたが、その時再びヘリコプターが着陸して楠木がよろめき出た。その後にピストルをかざしているのは、早川博士の娘章子。彼女は月岡に励まされながら、ついに還元装置を完成すると透明光線で姿をかくし楠木の意表をついたのだ。いまはこれまでと、楠木は章子の拳銃を奪うと拳銃を乱射しながら逃げようとした。しかし、応戦する若林の一弾が見事命中、楠木はビルの上からもんどりうって転落した。