二十面相のわなから逃れた明智たち。一方、原子炉設計図の図面半分を所有する原子力研究所所長の息子が二十面相に誘拐されてしまう。所長は息子と設計図の交換を示唆する手紙を受け取り、居合わせた明智に設計図を託すが、この明智は変装した二十面相で…。