В приёмной частного детектива Сэма Спейда появляется молодая и красивая женщина. Она представляется как мисс Уондерли и сообщает, что приехала в Сан-Франциско вслед за сбежавшей с любовником сестрой. Она хочет вернуть её домой, и сегодня вечером ей предстоит встреча с молодым человеком, который обещает затем отвести её к беглянке. Появившийся в конторе компаньон Спейда Майлз Арчер выражает готовность сопровождать мисс Уондерли во избежание подвоха со стороны некоего Флойда Терзби.
Вскоре Спейд получает мрачные вести: Арчер убит. Чуть позже находят убитым и Терзби. Полиция подозревает Спейда в сведении счетов. Тот же, охраняя, как и положено частному детективу, интересы клиента, отказывается разглашать детали дела. Однако вскоре оказывается, что мисс Уондерли ввела Спейда в заблуждение историей о сестре. Ее настоящее имя — Бриджит О’Шонесси, и тучи на самом деле сгущаются над её головой. Она просит защиты, хотя и отказывается объяснить, что именно случилось.
К Спейду является некто Джоэл Кейро. Он пытается вернуть пропавшую у него вещь, которая, по его предположениям, может находиться у Спейда. Убедившись, что его подозрения безосновательны, Кейро предлагает Спейду отыскать сей ценный предмет за вознаграждение в пять тысяч долларов. Когда Спейд рассказывает об этом визите Бриджит О’Шонесси, та приходит в смятение и умоляет не бросать её на произвол судьбы. Спейд устраивает ей и Кейро нечто вроде очной ставки, и девушка соглашается вернуть за определённую сумму интересующую Кейро статуэтку с изображением сокола.
Являются полицейские и забирают Кейро «для выяснения обстоятельств», а девушка рассказывает, что статуэтка добыта в Константинополе у русского генерала Кемидова. Подозревая, что Кейро вряд ли заплатит за эту работу, она и Терзби спешно покинули Константинополь. Однако она не доверяла и Терзби, считая, что он, скорее всего, попробует её надуть. Между ней и Спейдом возникает нечто большее, нежели деловое сотрудничество. Они оказываются в постели. Но поутру, пока Бриджит ещё спит, Спейд посещает её квартиру и проводит там обыск, но сокола не находит.
Спейд замечает, что за ним следит некий молодой человек. Его зовут Уилмер, и он — правая рука человека по имени Каспар Гутман, который также жаждет контактов со Спейдом. Именно Гутман сообщает Спейду, что представляет собой статуэтка, вокруг которой кипят страсти. В своё время она была изготовлена рыцарями ордена иоаннитов в подарок императору Карлу V, передавшему им остров Мальта. Но галера, на которой среди прочих ценных грузов находилась статуэтка, не попала в порт назначения. Корабль захватили алжирские пираты, и затем золотой сокол начинает странствовать по белу свету, переходя из рук в руки. Кто-то из владельцев из предосторожности покрывает сокола чёрной краской. Гутман выходит на след сокола, когда тот попадает к греку-предпринимателю. До заветной цели, казалось бы, рукой подать, но грек погибает при загадочных обстоятельствах, а статуэтка исчезает из его дома. Потратив на поиски семнадцать долгих лет, Гутман наконец находит сокола в Константинополе, но его теперешний владелец, отставной русский генерал, не желает расставаться с безделушкой, истинной ценности которой он, судя по всему, не представляет. Тогда приходится пойти на кражу, тем не менее в руки Гутмана сокол не попадает. Гутман не сомневается, что лишь мисс О’Шонесси знает местонахождение сокола, а поскольку следы её затерялись в Сан-Франциско, он предлагает Спейду немалые деньги за помощь в отыскании сокола. Но заманчивое предложение оборачивается блефом: в виски Спейду подмешан наркотик, он оказывается на несколько часов без сознания и, очнувшись, пони мает, что его просто вывели из игры, чтобы успеть без помех отыскать Бриджит.
Бриджит куда-то исчезает, и Спейду приходится как следует потрудиться, прежде чем он понимает, что она, скорее всего, отправилась встречать пароход «Палома», прибывший из Гонконга. Когда на борту «Паломы» вспыхивает пожар, Спейд понимает, что это лишь первое звено в цепочке новых драматических событий. Между тем в полиции Спейду сообщают, что Арчера застрелили из оружия Терзби, у которого и до этого были неприятности с американскими правоохранительными органами. Насчёт того, кто убил Терзби, ясности по-прежнему нет и подозрения со Спейда пока не сняты.
Спейду удаётся установить, что Бриджит О’Шонесси увиделась с Джакоби, капитаном «Паломы», но затем к ним присоединился Гутман с компанией. Пока Спейд и его секретарша размышляют о том, что могло приключиться с Бриджит, на пороге конторы появляется высокий худой человек со свёртком в руках. Не сумев ничего объяснить, он падает замертво — смерть наступила в результате множественных пулевых ранений. В свёртке тот самый мальтийский сокол, из-за которого и случился весь переполох..
Звонит телефон. Бриджит О’Шонесси находится в отеле «Александрия» и просит приехать — ей якобы угрожает страшная опасность. Сдав сокола в камеру хранения, Спейд отправляется вызволять девушку, но тревога оказывается ложной. Спейд возвращается к себе домой, где его уже поджидают Гутман, Кейро, Уилмер и Бриджит.
Начинается торговля. Спейд готов взять в обмен на птицу десять тысяч долларов, но требует, чтобы Уилмера сдали полиции как убийцу Терзби и Джакоби. После долгих переговоров Гутман соглашается. Вскоре секретарша Спейда привозит свёрток с соколом. Со слезами умиления на глазах Гутман разворачивает бумагу, начинает соскабливать ножом чёрную краску, но, ко всеобщему потрясению, под черным защитным слоем не золото, а свинец. Драгоценность оказывается фальшивкой. Гутман, впрочем, недолго предаётся унынию. Он выражает готовность продолжить поиски до победного конца. Спейд возвращает большую часть из полученной им суммы, Гутман, Кейро и Уилмер удаляются, но после их ухода Спейд связывается с полицией и сдаёт всю троицу. Однако полицейские застают в живых лишь Кейро и Уилмера, Мальчишка не простил своему боссу измены и расстрелял в него всю обойму из пистолета.
Теперь Спейд заставляет Бриджит О’Шонесси рассказать, как все было на самом деле. Ее рассказ являет собой причудливое сочетание правды и лжи, но Сэма Спейда трудно обвести вокруг пальца. Благодаря его наводящим вопросам, поправкам и комментариям наконец-то всплывает истина, которую никак нельзя назвать светлой.
Майлза Арчера застрелила Бриджит О’Шонесси, а не Флойд Терзби. Причём сделано это было по холодному расчёту. Опасаясь своего сообщника, она решила вывести его из игры любым способом. Убив Арчера из его оружия и зная про то, какие непростые отношения у Терзби с американской полицией, она тем самым почти стопроцентно выводила его из погони за соколом, который они добыли совместными усилиями в Константинополе, а потом были вынуждены спешно уходить от Гутмана и компании. Тогда-то она и придумала отправить статуэтку окольным путём через Гонконг на «Паломе». Но слишком быстрое появление в Сан-Франциско Гутмана снова заставило её обратиться в детективное агентство Сэма Спейда. Коварная интриганка, безжалостно использующая людей ради достижения своих личных целей, а затем отбрасывающая их за ненадобностью, она и теперь надеется выйти сухой из воды, рассчитывая сыграть на чувствах, которые испытывает к ней Спейд. Но тот подлинно крутой детектив и не даёт эмоциям взять верх. Он понимает, что, избавив Бриджит от опасности теперь, он на всю жизнь останется её заложником. Любовь этой женщины столь же фальшива, что и мальтийский сокол. И полиция в финале забирает под стражу роковую Бриджит.