在这部浅见光彦11:海市蜃楼片中,和漢薬の取材をすることになった浅見光彦(辰巳琢郎)は、刑事局長の兄・陽一郎(村井国夫)の紹介で薬科大学の学長に会いに行く。そこで、若くして教授になったばかりの高津(沢村一樹)に話を聞くことになった。高津は、もうすぐ学長の娘と結婚することになっていた。
ある日、浅見家に20年来のつきあいになる富山の薬売り・梶川(織本順吉)がやって来た。ちょうど富山へ行く予定がある光彦は、梶川を訪ねる約束をする。魚津に着いた光彦と母・雪江(加藤治子)は滅多にみることができない蜃気楼と、優子(小田茜)という女性に巡り合う。すると、そこへ刑事が登場。優子の祖父で薬売りの梶川が殺害されたのだ。さっそく光彦は犯人捜しに乗り出すが…。