저명한 탐정으로 전 세계에서 이름을 떨친 레이튼 교수가 사라지자 그의 딸 카트리에일 레이튼은 레이튼 탐정 사무소를 운영하며 그를 찾기 시작한다. 카트리에일은 말하는 개 셜로, 조수 노아 몬톨과 함께 탐정 사무소를 운영하며 번뜩이는 발상과 추리력으로 런던에서 일어난 각종 사건사고와 수수께끼를 해결한다.