Тридцатитрехлетний герой-повествователь Филипп Марло, ранее работавший в окружной прокуратуре Лос-Анджелеса, теперь стал частным детективом и расследует дела, в огласке которых его клиенты решительно не заинтересованы. Он является в дом миллионера Гая Стернвуда, который сообщает Марло о том, что некто Гейгер шантажирует его младшую дочь Кармен. Кроме того, куда-то исчез муж его старшей дочери Рыжий Риган, в своё время офицер Ира, принимавший участие в Дублинском восстании, а затем неплохо зарабатывавший незаконной продажей спиртного в Америке в годы сухого закона. Стернвуд также сообщает, что в своё время его дочь Кармен шантажировал некто Джо Броди и ему пришлось уплатить последнему пять тысяч долларов.
Марло устанавливает наблюдение за книжным магазином Гейгера и приходит к выводу, что торговля букинистическими и редкими изданиями лишь крыша для сбыта продукции явно порнографического характера. Вечером Марло приступает к наблюдению за домом Гейгера, у которого обнаруживает машину, принадлежащую Кармен. Вскоре в доме раздаются выстрелы. Проникнув внутрь, Марло обнаруживает труп хозяина и абсолютно голую Кармен в состоянии наркотического опьянения. Судя по всему, она позировала перед фотокамерой хозяина.
Спешно доставив девицу в отцовский дом, Марло снова возвращается в дом Гейгера, но труп хозяина загадочным образом исчезает. Наутро Марло узнает, что в море у причала найден стернвудовский «бьюик», а в нем — труп человека, работавшего у Стернвудов шофёром и, судя по всему, находившегося в любовной связи с Кармен.
Возобновив наблюдение за книжным магазином Гейгера, Марло обнаруживает, что порнотовар в срочном порядке перевозят на квартиру к тому самому Броди, о котором ранее упоминал Стернвуд. Вернувшись домой, он застаёт у себя старшую сестру Кармен Вивьен. Та пытается понять, с какой целью Марло накануне посещал их дом, а кроме того, сообщает, что ей прислали фотографии обнажённой Кармен и требуют за негатив и отпечатки пять тысяч долларов. Она в принципе готова достать деньги — например, у владельца казино «Кипарис» Эдди Марса, с женой которого, по слухам, и сбежал Рыжий Риган.
Марло едет к Броди. Там же оказывается и блондинка, работавшая в магазине Гейгера. Марло сообщает, что ему известно все про бизнес Гейгера, и рассказывает про ту роль, которую играл там Броди, а также про то, что Кармен показала на Броди как на убийцу Гейгера. В разгар переговоров появляется Кармен и пытается пристрелить Броди. Она угрожает рассказать правду о гибели Гейгера и требует фотографии. Она выхватывает револьвер и стреляет в Броди, но промахивается. Ее удаётся уговорить уехать домой, и Марло получает фотографии. Загнанный в угол Броди признает, что отобрал их у Тейлора, которого выследил у дома Гейгера. Он нагнал его в укромном месте и, оглушив, отобрал те самые фотографии, которые тот взял у Гейгера, предварительно пристрелив его.
Выяснение отношений прервано новым звонком в дверь, и вышедший открывать Броди получает смертельное ранение от неизвестного визитёра. Марло вскоре выходит на его след. Это некто Линдгрен, работавший в магазине Гейгера и связанный с ним гомосексуальными отношениями. Линдгрен стрелял в Броди, так как был уверен в том, что именно Броди убил его друга. Марло приводит его в дом Гейгера, и тот показывает, где находится труп. Что касается Тейлора, то, застрелив Гейгера на глазах у столь любимой им Кармен, а затем утратив компрометирующие его фотографии после столкновения с Броди, он покончил с собой, направив машину в море с причала.
формально Марло выполнил поручение своего клиента и разобрался с теми, кто шантажировал его, но профессиональный азарт заставляет его попытаться выяснить, что же случилось с Рыжим Риганом. Эдди Марс, не проявлявший особого интереса к ходу полицейского расследования об исчезновении Ригана и жены, категорически отрицает свою причастность к этому делу. Он уверяет Марло, что не убивал Ригана, и тот склонен ему верить.
Возвратившись к себе домой, Марло находит у себя в постели совершенно голую Кармен. С большим трудом ему удаётся выставить за дверь эту помешанную на сексе особу. На следующий день Марло обращает внимание, что его «пасёт» человек в сером «плимуте». Оказывается, что некто Гарри Джонс готов за двести долларов сообщить ему некоторые конфиденциальные данные. Ему известно, где в настоящее время скрывается жена Эдди Марса. По его сведениям, она находится в укромном месте в сорока милях от Лос-Анджелеса с тех пор, как исчез Рыжий Риган.
Марло проявляет готовность оплатить информацию и обещает принести деньги вечером по адресу, указанному Джонсом. По получении гонорара Джонс обещает отвезти Марло к той самой Агнес, что работала с Броди, и там уже дать ему точный адрес Моны Марс. Однако, появившись в указанное время в указанном месте, Марло обнаруживает, что у Джонса уже есть гость. Им оказывается некто Канино, которого Эдди Марс время от времени использует в качестве киллера. И того и другого не на шутку напугал контакт Джонса и Марло. Канино выпытывает у Джонса адрес Агнес, а потом угощает его выпивкой с цианистым калием и отправляется разбираться с Агнес.
Марло удаётся опередить Канино. Он встречается с Агнес, и та, получив требуемую сумму, сообщает ему о местопребывании Моны Марс. Марло же отправляется туда, где скрывается жена Марса и любовница Рыжего Ригана. Его встречает Канино. Когда Марло приходит в себя, то выясняет, что крепко привязан к дивану, а на руках у него ещё и наручники. С ним в комнате блондинка, та самая Мона Марс, которая его и интересовала. Она уверяет Марло, что Эдди не имеет никакого отношения к исчезновению Рыжего Ригана, а затем развязывает его и просит поскорее уходить. Но Марло уходит недалеко — к своей машине, оставленной им на шоссе, забирает оттуда револьвер и возвращается назад. Он не сомневается, что Канино вернётся только для того, чтобы прикончить и его, и жену своего босса.
Маневр Марло приносит успех. Ему удаётся выманить из дома Канино и застрелить его, несмотря на наручники.
Марло снова навещает старика Стернвуда. Тот упрекает его за самодеятельность: ведь в задачу Марло входило только разобраться с шантажистом, а не предпринимать поиски пропавшего Ригана. Тот, однако, с присущей ему прямотой заявляет, что лучше знает, как защищать интересы клиента, а Гейгер был лишь мелкой сошкой, прощупывавшей Стернвуда на предмет уязвимости. По расчётам Марло, этим уязвимым местом был именно Риган, причём Стернвуд беспокоился не из-за денег и не из-за своих испорченных дочерей. Ему просто не хотелось, чтобы его обманул человек, вызывавший у него искреннюю симпатию.
Выслушав эту тираду, Стернвуд поручает Марло продолжить расследование. Но Марло уже близок к разгадке. Он сталкивается с Кармен, которая просит поучить её стрелять. Он согласен, но только там, где их не услышат. Он отвозит её в выбранное ею же укромное место, вручает ей револьвер и идёт устанавливать мишень для стрельбы. Тут она открывает по нему огонь, и если бы Марло предусмотрительно не зарядил револьвер холостыми патронами, он так и не довёл бы расследование до конца.
Расстреляв все патроны, Кармен сваливается в сильнейшем припадке, и Марло отвозит её домой. Там он встречает Вивьен и рассказывает ей о результатах своего эксперимента. Гейгер шантажировал генерала по заданию Марса. И если бы тот согласился платить, Эдди выкачал бы из него немалые деньги, так как знал, что случилось с Рыжим Риганом. Его убила Кармен Стернвуд — судя по всему, в отместку за то, что тот отверг её сексуальные домогательства. Вивьен, впрочем, не намерена запираться. Она признает, что узнала о поступке Кармен и попросила Марса помочь замять дело. Она не сомневалась, что на первом же допросе слабоумная Кармен не выдержала бы и призналась, и это убило бы отца. Вивьен понимала, что Эдди Марс так легко от неё не отстанет, но другого выхода не видела. Она с тревогой ждёт, какую цену запросит Марло за молчание. Но тот не собирается наживаться на своём мрачном открытии. Он лишь требует, чтобы Вивьен нашла для сестры надёжную психиатрическую лечебницу, а уж с Эдди Марсом он сам разберётся и проследит, чтобы тот больше не беспокоил Стернвудов.