19世紀末、カナダ･トロント。理化学に明るく、人並み外れた記憶力を持つトロント警察第4分署の刑事ウィリアム･マードックは最先端技術である指紋や血液などの検査を進んで事件捜査に採用していた。直流発電を採用するトロント電力社長のダニエル･プラットは、ライバルである交流発電の危険性を訴える実演ショーを各地で開催する。犬の体に電力を流して感電させるつもりが、スイッチ･レバーを引いたアリス･ハワードが感電死してしまう。マードックは早速現場を検分し、スイッチボックスに施された細工を発見する。

警察幹部の前で科学知識を披露したマードックは、警察庁長官のストックトンから、近々空きが出る第三分署の警部のポジションを勧められる。しかし上司のブラッケンリードは、政治的なしがらみの多い警部の仕事には向かないとアドバイスする。そんな折、ブラッケンリード宛てに全裸死体が入ったトランクとメモが届き、被害者は元検事で弁護士のパーシー･ポロックであることが発覚する。かつてブラッケンリードと共に多くの犯罪者を刑務所送りにした人物だった。

ボクシングの試合で勝ったボクサー、エイモス･ロビンソンの銃殺死体が発見され、死体の傍らで銃を手にしていた妻、ファニーが現行犯として警察に拘束される。しかしマードックはドレスに付いた血痕から彼女は犯人ではないと直感する。犯人は至近距離から心臓を撃っており、かなりの返り血を浴びているはずだったが、ファニーのドレスの血の付き方は違っていた。早速至近距離からブタを撃って血の飛散実験をするマードック。しかし検察は十分な証拠があると判断し、翌週にも裁判が始まるという。

シャーロック･ホームズの作家、コナン･ドイルがトロントにやって来た。ホームズに心酔しているマードックは憧れのドイルに会う機会を得る。ドイルもまたマードックの独特の捜査方法に興味を持っていた。待ち合わせ早々ドイルはマードックを降霊会に連れて行き、霊媒師から想定外の霊の声を聞く。「私は殺されて埋められている」霊媒師を端から信じていないマードックは、どうしても確認したいというドイルとともに死体が埋められているという場所に向かう。するとそこには本当に女性の死体が埋められていた。

結婚式の当日、教会の集会室で花婿のウェンデル･メリックの遺体が発見される。貴重品が盗まれており強盗の仕業かに見えたが、牧師は死の直前にウェンデルが付添い人のローレンス･ブラクストンと口論しているのを耳にしたと証言し、疑いの目はローレンスに向けられる。彼はウェンデルと花嫁のユーニス･マクギンティーとの結婚は愛のない政略結婚だと言い、結婚を取りやめさせようとして口論になったのだと主張し、殺しについては否認した。父親の遺言によりウェンデルは結婚しないと遺産を受け取れないことになっていたのだ。検視の結果、ウェンデルは同性愛者だったことが分かる。それを知っている家族が遺産を餌にウェンデルを結婚させようとしたのだ。

森を流れる川の浅瀬でジョン･ディレイニーの遺体が見つかる。パブで開かれたイヌのネズミ捕り競技で獲得した賞金がなくなっており、強盗殺人かに見えた。さらに川の対岸では絶縁状態の酔いつぶれたマードック刑事の父ハリー･マードックが発見される。彼の手には争ったあとがあったため警察に連行され、マードックは実の父親が容疑者である事件の担当を命じられてしまう。聞き込みを始めたマードックにパブのオーナーは事件直前、ハリーがディレイニーのイカサマを糾弾して喧嘩になったと話す。第一発見者は被害者の一人息子、フィリップだった。彼は知的障害者であったが時間の記憶と計算に優れた能力をもっており、その夜の関係者全員の行動を分刻みで記憶していた。