鉄道警察隊の巡査部長・清村公三郎（小林稔侍）は、鎌倉駅で置引きを捕まえた際、ある女性（井上和香）を助ける。その女性は頭に怪我をしており、記憶喪失に陥っていた。身元がわかるようなものは持っておらず、女性は気がついたら夜道を歩いていたのだという。怖くなり街の明かりを目指して歩いてきたと語る女性を、清村は鎌倉西署の生活安全課に送り届けることにする。そして、女性が“若葉”という言葉に反応したことから、その女性を“若葉”と呼び何かと面倒をみることにする。
その後、若葉は鎌倉の福祉施設でしばらくの間暮らすことになった。ところが翌朝、その若葉から清村のもとに電話が入る。なんと殺人事件に関係があるとして警察から連行されそうになっているというのだ。
急いで福祉施設へと駆けつけた清村は、捜査にあたっている鎌倉西署の刑事の中に、鉄道警察隊の元後輩だった田丸（宇梶剛士）の姿を見つける。田丸の話によると、２日前に江ノ島近くの公園で山口俊行（伊嵜充則）が何者かに刺殺される事件が発生し、現場から鎌倉駅間の複数の防犯カメラに必死で逃げる若葉の様子が映っており、さらに事件直前にはレストランで俊行と共に過ごす若葉の姿が目撃されていたのだという。その後の捜査から、若葉のコートに被害者の血液が付着していたことも判明し、若葉は「要観察対象者」として捜査員からマークされることとなってしまう。
しかし、若葉は何も思い出せず、山口と若葉の間にどのような繋がりがあったのかは謎のままだった…。そこで清村は、事件当夜の若葉の足取りを辿ることで何かを思い出せればと、若葉を江ノ島に連れてくる。その中で、若葉は電車のジオラマを見ていた際、突然江ノ電で最も古い車両である「600系」という言葉を口にする。また、「江ノ電もなか」を購入した際、店の建物に埋め込まれた江ノ電の旧型車両を見てホッとすると言い出したことから、清村は若葉が何度も江ノ島に来たことがあるか、近くに住んでいたのではないかと推測する。
その後、気分が悪くなってしまった若葉と清村が海岸で休んでいたところ、２人は近所のサーフショップ「ソルティードッグス」の店主・飯島結衣（遊井亮子）と知り合う。若葉の事情を知った結衣は、婚約者の星野健吾（土屋裕一）が所属している「江ノ電を愛する会」のホームページに若葉の情報を載せて、情報を集めるよう提案する。
ところがその後、犯行に使われた凶器が、若葉のものと見られるストールと共に発見された。警察は、ストールが若葉本人のものかどうかの鑑定を急ぐ。そんな中、清村は妻の市子が購入してきた世田谷線名物の「たまでん羊羹」を見た際に、若葉が呟いた江ノ電の旧型車両600系が世田谷線で今も走っていることを思い出す。もしかしたら若葉は世田谷に住んでいたのではないかと推測した清村は、若葉の過去を探り始めるが…。
