舞台は明治四十年代。新政府の設立した農商務省には農林局害獣課が設立され、日本各地に潜む怪獣、隠された生命（クリプトビオシス）を秘密裏に捕獲、ないしは駆除していた。

一方常陸の海沿いの小高い丘に女学校が建てられた。丘は日本最古の花崗岩層で農耕にも居住にも適さないことから放擲されていたが、機械掘削で地下水を汲み上げて広大な土地を利用することになったのである。

しかしその土地には常陸風土記に記された「土蜘蛛」が乾眠していた。

初夏。校庭に除草用の塩を撒いた翌日、寮の賄い女中のトヨが、黒ヤギの死体を校庭に見つける。大人たちは野犬に襲われたのだろうと断じたが、女生徒たちは天狗のしわざと噂した。幕末には尊皇攘夷を掲げながらご一新後は徳川幕府再建を唱えた水戸藩天狗党は明治政府に追われ、その残党はいまだに北関東一帯で凶賊と恐れられていた。

中でも平岡鮎は怯えた。元水戸藩鉄砲方であった家に幼い頃、天狗党が押し入ったのだ。先進的な寮長香川ミハルは、普段は科学を好み発明家を夢見る鮎の親友であったから、校内警備を教職員に談判した。しかし一橋慶喜の縁者、早穂子は反発した。学校長にも敬語を使わず高慢で疎まれている早穂子は、徳川ゆかりの自分がいる学内に天狗が来るとは思われないとミハルを罵った。早穂子はミハルを自由民権かぶれと嫌いながら、内心は羨んでいた。そして友人もいない自分に、キャラメル一粒の礼で尽くしてくれるトヨのため学内保安のため電話機を寄付した。
　電話機導入に助力した新任教諭の渡辺は、鮎が求めていた気球の構造を解説する洋書を取り寄せてくれるなど、進取の気性に富む生徒たちに何くれと肩入れしていた。

それから数ヶ月異変は起こらず警備は解かれた。頻繁に起こる地震はただの天変とされたし、生徒が幽霊騒ぎを起こし「土蜘蛛を見た」と言ったが誰も信じなかった。

夏休みとなり生徒の多くは寮から帰省した。鮎と早穂子は帰省せず、ミハルも女学祭の準備で残った。通いの職員も帰り静まり返った夜、土蜘蛛が大部屋に這い入った。灯明を投げつけると土蜘蛛は凶暴化し、悲鳴を上げたトヨを捕らえた。そこに特別個室から駆けつけた早穂子が薙刀をふるい、トヨを巻き取る怪物の足を切り落とし助けた。鮎は怪物が逃げて行く中、一本の足が血だまりを舐めるのを見た。土蜘蛛は妖怪ではなく体液を栄養にする吸血生物だと見切った鮎は、渡辺に連絡する。

渡辺が害獣課捜査官の父を伴ってやってくる。渡辺の父ははじめ土蜘蛛退治に銃器を使い失敗したが、怪物は血の匂いと音に引かれるのだとわかり、地中を爆破するためにニトログリセリンを使うことにした。それはトヨがキャラメル用に作っていた麦芽糖と鮎が作ったオートジャイロによって安全に運ばれたものだった。
　蓄音機を囮にしようとするが爆破に安全な場所まで行く手段がない。トヨと早穂子が女学祭用に作り上げていた熱気球に乗り込み蓄音機を運ぼうとしたが、土蜘蛛が気球を襲う。
　爆薬を仕掛けた場所まで戦った早穂子は、二人の体を綱に結び、そこで籠を切り落とし土蜘蛛を落とし、爆破した。

トヨと早穂子が安全に着陸できる海に向けて飛行するのをミハルと鮎は走って追った。朝日に向かって。