鸭下医生的这本日记，实在是太宝贵了。泛黄的纸张，散发着一股淡淡的霉味。正是这本日记，解开了青年侦探帆村庄六追寻已久的“蝇男”之谜。
帆村庄六苍白的脸上渗着汗珠。他将封存在日记本中，整整十年的惊天大秘密，说给医生的女儿薰，与她的未婚夫上原山治听。
事情的来龙去脉，大概如下……
一翻开日记本，就能看到一篇，医生炫耀自己取得突破性医学研究成果的文章。然而，他并没有写明，自己研究的内容。接着，医生热切地写道：要想方设法，找到一个人，给自己做实验。
再往后翻几页，就发现医生的愿望终于实现了，他马上就会得到一个人，给他做实验的。
几天后的日记里，就出现了时任检察长的盐田检察官的名字。
日记中写道：“盐田检察长，答应了我（鸭下医生）的要求，会把一个刚处决的死刑犯交给我，之后，随我处置。可条件是，这件事情，绝对不能告诉任何人，否则，后果不堪设想。”
一周以后，日记本上不知为何，出现了十几天的空白，之后的那篇日记中，突然出现了一个叫“糊本千四郎”的人，而且，之后的每篇日记，都会详细记录他的情况。看来这个时候，糊本已经住进了鸭下医生家。
之后的几页里，是有关于这位二十八岁的死刑犯糊本的详细记录。
据鸭下医生说，糊本以前在南洋小岛上当导游。一次，他遇见了一位在南洋打工的日本商人。他看中了这位姓西山的商人的钱财，就在没有人烟的海岸边，用棍子打死了商人，卷了他的钱，逃跑了。
没想到这一幕，被西山的同乡，同来南洋打工的玉屋总一郎看见了。之后，根据玉屋的证言，法院判处糊本死刑。
糊本被处决后，盐田检察长立刻通过关系，把他还温热的尸体，送到了一辆手术车中，鸭下医生早已在车中等候。
医生精湛的医术，让糊本立刻活了过来。糊本一睁眼，就看到了手持闪着银光的手术刀的鸭下医生。他刚想问“怎么回事”，就立刻被麻醉了。
医生的实验，就在这样一幅景象中，开始了。
鸭下医生毫不留情地用电动手术刀，把糊本千四郎的手和脚都给切断了。不仅如此，他又截断了糊本的腹腔，把肠子缩短到原来的三分之一，还切除了他的胃，把食道与肠子直接连在一起，只留下了肺和肾。没用的骨头和肌肉，也都被切除了。唯一没动过的，就是脖子以上的部位。
四个小时以后，手术台上的糊本千四郎，竟然完全变了个样子。他成了一个畸形人，只剩下一个头，下面连着一块枕头大小的肉块。当真惨不忍睹。
鸭下医生终于喘息了一会儿。这场实验性质的大手术，终于结束了。他为什么要如此残忍，做出这种畸形人来呢？
原来，鸭下医生有一种大胆的假想，希望通过微型人来进行证明。他的理论是，若把与生命无关的、肉体组成部分切除——譬如，心和肺是必需的，而四肢就可以切除，凡是有两个的器官，都可以切除一个——这样一来，人类的脑力，就不会被多余的四肢影响，可以释放出更多潜力，这种微型人，会比普通人聪明数倍。
这就是鸭下医生的设想。
鸭下医生认为，验证这种设想，对人类文明的发展，有着巨大的贡献，所以，他才拜托他的朋友盐田检察长，找一个人给他做实验。于是，死刑犯糊本千四郎就被选中了。
在这场大手术之后，微型人的体力逐渐恢复，而且就像医生预料的那样，他比普通人要聪明许多倍。
鸭下医生虽然难掩心中的喜悦，可他并不急于发表自己的研究成果，而是进一步完善了微型人的研究。
这时，蝇男已经成了医生不可替代的助手。两人通力合作，研究出了通过电力与磁力，驱动的灵活的义肢。有了这种组合式四肢，蝇男的日常起居，就十分方便了。不得不说，他们取得了巨大的成功。
然而，鸭下医生忘记了一件最重要的事情。就像他在日记的最后几页中所说的那样，蝇男的脑力，得到了大幅度提升，已经接近了超人的领域，就连自诩绝世天才的鸭下医生，在他身边，也黯然失色。这个事实，不仅让他吃惊，更让他感到深深的恐惧。
在日记的最后，鸭下医生如是写道：
我忘记了世间的常理，一脚踏进了魔鬼的学问。我很后悔制作出“微型人”。可能的话，我今晚就想把他杀了。这样一来，我的研究。也就永远不会被人发现了，也能防止“微型人”犯下前所未闻的暴行。我必须尽快杀死他。可是，我很害怕。如此聪明的“微型人”，不可能察觉不到我的杀意。说不定一切都已为时已晚。
事到如今，我心中唯一的牵挂，就是从小寄养在别人家里的独生女小薰。小薰，我的女儿啊，为父过去真是太忽视你了。为父犯下了滔天大错，就要命丧魔鬼的獠牙了。罪孽深重的父亲，现在最大的愿望，就是再见你一面啊！可是这个愿望，可能永远都无法实现了……唉！……
帆村庄六把天才医生写的悲情日记，念给他的女儿听。薰再也无法抑制内心的悲伤，“哇！”的一声，趴倒在爱人山治的膝上，痛哭起来。
在帆村庄六的努力之下，闻所未闻的“蝇男”的真面目，终于浮出了水面。正在搜查鸭下医生府的警官们，比帆村还要髙兴，因为这样一来，松村检察官就自由了。
蝇男想要把杀死盐田检察官的罪孽，嫁祸给松村检察官，这已经是一目了然的了。他假扮成鸭下医生，装作去上洗手间，接着，就立刻从洗手间的窗户爬了出去，用他那巧妙的铁爪，沿着司法大楼的外墙，爬了上去，瞄准盐田检察长的头盖骨，发射了事先准备好的镇纸。
重获自由的松村检察官，一看到帆村庄六，立刻冲上前去，紧紧握住了帆村的手。以冷静著称的松村检察官，从来没有这么兴奋过。帆村也紧紧握住了他的手。
“帆村啊，我们不能再在这儿耗着了！……蝇男比我们想象的更可怕！连已故的鸭下医生都说，失去束缚的蝇男，会用他超群的脑力，犯下凶恶无比的暴行。他手上的机关枪，还有其他机关，肯定也是瞒着医生偷偷做的。快，为了市民们的安全，我们必须尽快将蝇男逮捕归案！”
松村检察官回头看着刑警队的警察们说：“我们已经知道了蝇男的真面目。他现在一定蓄势待发，等待着行凶的机会！他一日不归案，我们就一日不能安心！……既然如此，就让我们抱着必死的决心，开始对蝇男的搜捕工作吧！……”
检察官的激情演讲，鼓舞了在场的警官们。于是，大阪警署投入了所有警力，展开了一场史无前例的追捕工作。
怪人蝇男，到底藏匿在何处？……