Получив диплом врача, доктор Уотсон уезжает воевать в Афганистан. После ранения он возвращается в Лондон. Будучи стеснённым в средствах, Уотсон ищет недорогую квартиру. Знакомый фельдшер знакомит его с работником химической лаборатории при больнице Шерлоком Холмсом, который снял недорогую квартиру и ищет компаньона, так как платить одному ему не по карману. Холмс характеризуется как человек порядочный, но несколько чудаковатый. Он первоклассный химик, но с энтузиазмом изучает и другие науки.
Доктор застаёт Шерлока Холмса за изучением пятен крови. Благодаря его открытию можно определять вид пятна, и это важно для судебной медицины.
Несколько недель Холмс ведёт размеренный образ жизни. Целые дни он проводит в больнице, а потом гуляет. Его личность пробуждает интерес у доктора Уотсона. К Холмсу приходят самые разные люди, включая инспектора Скотланд-Ярда Лестрейда.
Как-то за завтраком Уотсон читает статью, в которой говорится, что можно определить профессию человека и его характер по одежде и рукам. Он заявляет Холмсу, что это чушь, на что тот отвечает, что статью написал он, и, являясь единственным в своём роде сыщиком-консультантом, применяет этот метод на практике. Свою теорию он применяет на докторе Уотсоне, сообщив, что тот служил в Афганистане. По выправке Холмс определяет, что Уотсон военный врач, а по смуглому лицу и белым запястьям — что тот побывал в тропиках. Уотсон нездоров и ранен, следовательно, он был на войне, которая сейчас идёт в Афганистане.
Холмс получает по почте письмо от инспектора полиции Грегсона. В заброшенном доме найден труп мужчины. При нём визитная карточка с надписью: «Енох Дреббер, Кливленд, США». Никаких следов грабежа и насилия нет, хотя на полу есть кровавые пятна. Взяв Уотсона, Холмс прибывает на место преступления.
Сначала сыщик обследует тротуар, соседний дом и почву. Потом он заходит в дом и осматривает труп, лицо которого обезображено гримасой ужаса и ненависти. Возле трупа Холмс находит женское обручальное кольцо, а в карманах книгу с надписью от Джозефа Стенджерсона и письма: одно к Дребберу, другое к Стенджерсону. Прибывший инспектор Лестрейд обнаруживает на стене надпись «RACHE», сделанную кровью. Полицейские приходят к выводу, что это недописанное имя Речел, но Холмс исследует надпись, пыль на полу и загадочно улыбается. Он говорит, что убийца — мужчина высокого роста, с маленькими ногами. Также сыщик сообщает, какие ботинки он носит, какие сигары курит, и добавляет, что у убийцы красное лицо и длинные ногти. Приехал он в кэбе с лошадью, у которой три подковы старые, а одна новая. Убийца использовал яд, а «RACHE» по немецки означает месть.
По дороге домой Холмс разъясняет Уотсону, что про кэб и лошадь он догадался по следам на тротуаре. Так как обычно человек пишет на уровне своих глаз, то по надписи можно определить рост. Увидя, что штукатурка возле надписи поцарапана, Холмс понял, что у убийцы длинные ногти. А найдя на полу пепел, он определил сорт сигар, так как занимался исследованием пепла.
Констебль, дежуривший в ту ночь, рассказывает, что он, увидев в пустом доме свет, зашёл в него, обнаружил труп и вышел. В это время на улице возле калитки ошивался краснорожий пьяница. Холмс понимает, что это был убийца, который решил вернуться в дом за кольцом. Он даёт объявление в газету о находке кольца. На Бейкер-стрит приходит древняя старуха и грубым мужским голосом заявляет, что это кольцо её дочери. Холмс отдаёт ей кольцо и отправляется следом, но теряет её из виду. Уотсону он говорит, что это не старуха, а переодетый молодой актёр.
Полиция помещает в газете заметку о том, что Енох Дреббер прибыл в Англию вместе со своим секретарём Джозефом Стенджерсоном, и убийство произошло на политической почве. Соперничающий с Лестрейдом Грегсон рассказывает Холмсу, что он арестовал некоего Артура Шарпантье за убийство. Найдя возле трупа цилиндр, он пошёл в лавку, где головной убор был куплен, и узнал адрес покупателя. Дреббер снимал квартиру у матери Артура Шарпантье, вёл себя некорректно по отношению к его сестре, и Артур выгнал его. Инспектор Грегсон встретился с Артуром и не успел ничего спросить, как тот поинтересовался, подозревает ли полиция его в убийстве Дреббера. Грегсон предполагает, что Артур ударил Дреббера палкой в живот, не оставив следа на теле. Дреббер сразу умер, а Артур затащил его в дом, оставив надпись и кольцо, чтоб запутать следы. Тем временем появляется Лестрейд с известием об убийстве Стенджерсона в гостинице.
Прибыв на место преступления, Холмс и Уотсон видят, что смерть наступила от удара ножом в бок, и на стене была та же кровавая надпись. Лестрейд сообщает, что убийцу видели, его внешность совпадает с описанием Холмса. В кармане убитого находят телеграмму из Америки с текстом «Дж. Х. в Европе», но без подписи, а на столе лежит коробочка с двумя пилюлями, увидев которую Холмс оживляется. Он пробует пилюли на смертельно больной собаке. Одна из них оказывается безвредной, вторая — ядовитой. Холмс говорит, что знает, кто убийца. Ватага уличных мальчишек находит для него кэб, и Холмс надевает на кэбмена наручники, представляя его как убийцу.
Страдающий аневризмой аорты Джефферсон Хоуп рассказывает свою историю. Он любил девушку, которая жила среди мормонов, хотя ни она, ни её отец не соблюдали их религию. Хоуп мечтал жениться на ней, но мормоны Дреббер и Стенджерсон хотели, чтоб она вышла замуж за их сыновей. Они убили её отца, а девушку насильно выдали замуж. Несчастная умерла от горя через месяц, а Хоуп поклялся отомстить. Много лет он выслеживал их и наконец нашёл в Лондоне. Устроившись работать кэбменом, он заманил пьяного Дреббера в пустой дом и предложил на выбор две пилюли. Одна была безвредная, во второй был яд. Испуганный Дреббер схватил ядовитую пилюлю и умер. Хоуп покинул дом, но забыл там кольцо. Когда он выследил Стенджерсона, тот отказался принять пилюли, и Хоуп убил его ножом.
Не дожил до суда, Хоуп умирает в тюремной камере. В газетах появляется заметка о том, что инспектора полиции Грегсон и Лестрейд ловко поймали убийцу. Но доктор Уотсон ведёт дневник, в котором записывает все факты, и публика узнаёт, кто на самом деле поймал преступника.