根津の清水谷に田畑や貸長屋を持ち、その上がりで暮らす浪人・萩原新三郎は、医者の山本志丈に連れられて行った先で、旗本・飯島平左衛門の娘お露と出会います。二人はひと目で思い合いますが、それきり会えないまま月日が過ぎ、やがて志丈から、お露は新三郎に焦がれて死に、女中のお米も後を追うように亡くなったと聞かされます。

盆の十三日の晩。新三郎が月を眺めていると、カランコロンと駒下駄の音がして、牡丹の花の灯籠を提げたお米と、死んだはずのお露が通りかかります。二人は互いに死んだと聞かされていたと喜び合い、その夜から、お露は毎晩のように新三郎のもとへ通ってくるようになりました。

店子の伴蔵が夜中に戸の隙間からのぞくと、新三郎の首にすがりついているのは、骨と皮ばかりの女の姿。伴蔵から話を聞いた人相見の白翁堂勇斎は、新三郎の顔に死相を見て取ります。お露たちが住むと言っていた谷中の三崎村を尋ね歩いた新三郎は、その帰りに通り抜けた新幡随院で、新しい墓と、見覚えのある牡丹の灯籠を見つけました。

新幡随院の良石和尚は、死霊よけの守りとして金無垢の海音如来の像を貸し、お札を授けます。家の戸口や窓にお札を貼って閉じこもると、お露とお米は中へ入れず、家のまわりを嘆きながら回るばかりになりました。

困ったお米は、お露を連れて伴蔵のもとへ現れ、お札をはがし、新三郎の守り本尊を取りのけてほしいと頼みます。相手が幽霊とわかって震え上がる伴蔵に、女房のお峰は、旦那に万一のことがあれば暮らしが立たないからと、百両の金と引き換えにすればいいと知恵をつけます。

伴蔵夫婦は新三郎に行水をすすめ、お峰が体を洗っているすきに、伴蔵が新三郎の身につけていた海音如来を、用意しておいた瓦の不動の像とすり替えます。その夜、お米が百両を持って現れると、伴蔵は震える足で梯子に上り、裏窓のお札をはがしました。翌朝、新三郎は苦しみ抜いた顔で息絶え、そのかたわらには髑髏が、首にかじりつくように寄り添っていたのでした。噺はこのあと、百両を手にした伴蔵とお峰の後日談へと続いていきます。