警視庁刑事部捜査一課に所属する警察官で、階級は警部。部下の亀井刑事をパートナーとして多くの事件解決に当たっている。
東京都内を中心に日本全国、時には世界各国も飛び回り、殺人などの事件を捜査、被疑者を逮捕、発見（自殺しているケースもあるため）している。捜査の大半は警察官として捜査に当たっているが、一部では一般人として調査することもある。
主にトラベルミステリー、特に鉄道を舞台にした事件での活躍が多いが、初登場時以降しばらくは海を舞台に活躍していた。
「十津川」の名の由来は奈良県十津川村（とつかわむら）から。西村京太郎が探偵役の名前を考えていた際、たまたま見ていた日本地図で目に留まったためという（『十津川村 天誅殺人事件』の解説より）。なお、村名は「とつかわ」と濁らないが、十津川省三の姓は「とつがわ」と濁る。初期は「とつかわ」とルビが振られていた。
ミミズ
 
体の構造.
一般にミミズ類では体表面には目立った器官が見られないが、下等なミズミミズなどでは容易に頭部器官を認識でき、また、相対的に小さなこともあり、眼点も目立つ。エラミミズなどでは外鰓が発達する。大型の典型的なミミズ類であっても、体表には微小な視細胞が散在し、光の方向を感知することができる。
一般的なミミズの体の特徴は、細長く、たくさんの体節に分かれていることである。最先端には口前葉があり、ミズミミズ類にはここに眼点等があって、頭部と認識できる例もあるが、殆どのものでは極めて退化的で確認が難しい。
成熟したミミズは、体の前の方にいくつかの体節にまたがった肥大した帯状部分を持つ。この部分は外見では中の体節が区別できなくなっているから、そこだけ幅広く、また太くなった節があるように見える。これはと呼ばれる。地域によっては袴や鉢巻と呼ぶことがある。多くの大型ミミズ類では、環帯より前方の腹面に雄性生殖孔が、環帯の腹面に雌性生殖孔がある。なお、多毛類においては生殖腺はより多くの体節にまたがって存在する例が多い。ミミズにおいてそれがごく限られた体節にのみ存在することは、より異規体節制が進んだものとみなせるから、より進化した特徴と見ることができる。