東京湾の深海に、「幻のサメ」と呼ばれるサメが生息している。

その名は、「ミツクリザメ」。体長は大きいもので３メートルを超え、口から前の部分がヘラのように突き出し、死ぬと顎が飛び出して、凄まじい姿となる。海外では、ゴブリン・シャーク（悪魔のサメ）と呼ばれている。

これまでミツクリザメは、オーストラリア南東沖やスリナム・ギアナ沖の深海など、大都市とは遠く離れた場所で、わずかな数が発見されるだけの極めて珍しい存在だった。生態はほとんど分からず、海の中で、自然の姿が撮影された事は一度もない。世界中のマスコミが、その奇妙な姿をカメラにおさめようと狙ってきた。

ところが最近、その幻のサメが、周囲に3000万人が住む大都会の海・東京湾に、多数生息することが明らかになったのだ。ミツクリザメが住んでいるのは、東京湾の深海に広がる大峡谷、「東京海底谷（とうきょう・かいていこく）」と呼ばれる場所だ。

今回、ＮＨＫは、老練な漁師、深海調査の専門機関、世界的なサメの研究者の協力を得て、世界ではじめて、水中で幻のサメの姿をとらえるため、東京海底谷で調査を行った。なぜ、大都会の海に、幻のサメが生息しているのか？　その謎を追った。