Тридцятитрирічний герой-оповідач Філіп Марло, який раніше працював в окружній прокуратурі Лос-Анджелеса, тепер став приватним детективом і розслідує справи, оприлюднення яких його клієнти рішуче не зацікавлені. Він є в будинок мільйонера Гая Стернвуда, який повідомляє Марло про те, що хтось Гейгер шантажує його молодшу дочку Кармен. Крім того, кудись зник чоловік його старшої дочки Рудий Ріган, в свій час офіцер Іра, який брав участь у Дублінському повстанні, а потім непогано заробляла незаконним продажем спиртного в Америці в роки сухого закону. Стернвуд також повідомляє, що в свій час його дочка Кармен шантажував хтось Джо Броді і йому довелося сплатити останньому п’ять тисяч доларів.
Марло встановлює спостереження за книжковим магазином Гейгера і приходить до висновку, що торгівля букинистическими і рідкісними виданнями лише дах для збуту продукції явно порнографічного характеру. Увечері Марло приступає до спостереження за будинком Гейгера, у якого виявляє машину, що належить Кармен. Незабаром в будинку лунають постріли. Проникнувши всередину, Марло виявляє труп господаря і абсолютно голу Кармен у стані наркотичного сп’яніння. Судячи з усього, вона позувала перед фотокамерою господаря.
Спішно доставивши дівчину в батьківський будинок, Марло знову повертається в будинок Гейгера, але труп господаря загадковим чином зникає. Ранок Марло дізнається, що в морі біля причалу знайдений стернвудовский «б’юік», а в ньому — труп людини, який працював у Стернвудов шофером і, судячи по всьому, що знаходився в любовному зв’язку з Кармен.
Відновивши спостереження за книжковим магазином Гейгера, Марло виявляє, що порнотовар в терміновому порядку перевозять на квартиру до того самого Броді, про якому раніше згадував Стернвуд. Повернувшись додому, він застає у себе старшу сестру Кармен Вів’єн. Вона намагається зрозуміти, з якою метою Марло напередодні відвідував їх будинок, а крім того, повідомляє, що їй надіслали фотографії оголеної Кармен і вимагають за негатив і відбитки п’ять тисяч доларів. Вона в принципі готова дістати гроші — наприклад, у власника казино «Кипарис» Едді Марса, з дружиною якого, за чутками, і втік Рудий Ріган.
Марло їде до Броді. Там же виявляється і блондинка, яка працювала в магазині Гейгера. Марло повідомляє, що йому відомо все про бізнес Гейгера, і розповідає про ту роль, яку грав там Броді, а також про те, що Кармен показала на Броді як на вбивцю Гейгера. У розпал переговорів з’являється Кармен і намагається пристрелити Броді. Вона загрожує розповісти правду про загибель Гейгера і вимагає фотографії. Вона вихоплює револьвер і стріляє в Броді, але промахується. Її вдається умовити виїхати додому, і Марло отримує фотографії. Загнаний в кут Броді визнає, що відібрав їх у Тейлора, якого вистежив у будинку Гейгера. Він догнав його в затишному місці і, оглушивши, відібрав ті самі фотографії, які той взяв у Гейгера, попередньо пристрелив його.
З’ясування відносин перервано новим дзвінком у двері, і вийшов відкривати Броді отримує смертельне поранення від невідомого візитера. Марло незабаром виходить на його слід. Це хтось Ліндгрен, який працював в магазині Гейгера і пов’язаний з ним гомосексуальними відносинами. Ліндгрен стріляв у Броді, так як був впевнений в тому, що саме Броді вбив його друга. Марло приводить його в будинок Гейгера, і той показує, де знаходиться труп. Що стосується Тейлора, то, застреливши Гейгера на очах у настільки улюбленої їм Кармен, а потім втративши компрометуючі його фотографії після зіткнення з Броді, він покінчив з собою, направивши машину в море з причалу.
Формально Марло виконав доручення свого клієнта і розібрався з тими, хто шантажував його, але професійний азарт змушує його спробувати з’ясувати, що ж сталося з Рудим Ріганом. Едді Марс, не виявляв особливого інтересу до ходу поліцейського розслідування про зникнення Рігана і дружини, категорично заперечує свою причетність до цієї справи. Він запевняє Марло, що не вбивав Рігана, і той схильний йому вірити.
Повернувшись до себе додому, Марло знаходить у себе в ліжку абсолютно голу Кармен. З великими труднощами йому вдається виставити за двері цю помешанную на сексі особу. На наступний день Марло звертає увагу, що його «пасе» людей у сірому «плімуті». Виявляється, що хтось Гарі Джонс готовий за двісті доларів повідомити йому деякі конфіденційні дані. Йому відомо, де в даний час ховається дружина Едді Марса. За його відомостями, вона знаходиться в затишному місці в сорока милях від Лос-Анджелеса з тих пір, як зник Рудий Ріган.
Марло виявляє готовність оплатити інформацію і обіцяє принести гроші ввечері за адресою, вказаною Джонсом. Після отримання гонорару Джонс обіцяє відвезти Марло до тієї самої Агнес, що працювала з Броді, і там уже дати йому точну адресу Мони Марс. Проте, з’явившись у зазначений час у зазначеному місці, Марло виявляє, що у Джонса вже є гість. Їм виявляється хтось Канино, якого Едді Марс час від часу використовує в якості кілера. І того і іншого не на жарт налякав контакт Джонса і Марло. Канино випитує у Джонса адреса Агнес, а потім пригощає його випивкою з ціаністим калієм та відправляється розбиратися з Агнес.
Марло вдається випередити Канино. Він зустрічається з Агнес, і та, одержавши необхідну суму, повідомляє йому про місцеперебування Мони Марс. Марло ж відправляється туди, де ховається дружина Марса і коханка Рудого Рігана. Його зустрічає Канино. Коли Марло приходить у себе, то з’ясовує, що міцно прив’язаний до дивану, а на руках у нього ще й наручники. З ним у кімнаті блондинка, та сама Мона Марс, яка його і цікавила. Вона запевняє Марло, що Едді не має ніякого відношення до зникнення Рудого Рігана, а потім розв’язує його і просить якнайшвидше йти. Але Марло йде недалеко — до своєї машини, залишеної їм на шосе, забирає звідти револьвер і повертається назад. Він не сумнівається, що Канино повернеться тільки для того, щоб прикінчити і його, і дружину свого боса.
Маневр Марло приносить успіх. Йому вдається виманити з дому Канино і застрелити його, незважаючи на наручники.
Марло знову відвідує старого Стернвуда. Той дорікає його за самодіяльність: адже в завдання Марло входило тільки розібратися з шантажистом, а не починати пошуки зниклого Рігана. Той, однак, з властивою йому прямотою заявляє, що краще знає, як захищати інтереси клієнта, а Гейгер був лише дрібною сошкою, прощупывавшей Стернвуда на предмет уразливості. За розрахунками Марло, цим вразливим місцем був саме Ріган, причому Стернвуд турбувався не через гроші і не через своїх зіпсованих дочок. Йому просто не хотілося, щоб його обдурив людей, що викликав у нього щиру симпатію.
Вислухавши цю тираду, Стернвуд доручає Марло продовжити розслідування. Але Марло вже близький до розгадки. Він стикається з Кармен, яка просить повчити її стріляти. Він згоден, але тільки там, де їх не почують. Він відвозить її в обране нею ж затишне місце, вручає їй револьвер і йде встановлювати мішень для стрільби. Тут вона відкриває по ньому вогонь, і якщо б Марло завбачливо не зарядив револьвер холостими патронами, він так і не довів би розслідування до кінця.
Розстрілявши всі патрони, Кармен звалюється в найсильнішому припадку, і Марло відвозить її додому. Там він зустрічає Вів’єн і розповідає їй про результати свого експерименту. Гейгер шантажував генерала за завданням Марса. І якщо б той погодився платити, Едді викачав б з нього чималі гроші, так як знав, що сталося з Рудим Ріганом. Його вбила Кармен Стернвуд — судячи з усього, в помсту за те, що той відкинув її сексуальні домагання. Вів’єн, втім, не має наміру замикатися. Вона визнає, що дізналася про вчинок Кармен і попросила Марса допомогти зам’яти справу. Вона не сумнівалася, що на першому ж допиті слабоумная Кармен не витримала б і зізналася, і це вбило б батька. Вів’єн розуміла, що Едді Марс так легко від неї не відстане, але іншого виходу не бачила. Вона з тривогою чекає, яку ціну запросить Марло за мовчання. Але той не збирається наживатися на своєму похмурому відкриття. Він лише вимагає, щоб Вів’єн знайшла для сестри надійну психіатричну лікарню, а вже з Едді Марсом він сам розбереться і простежить, щоб той більше не турбував Стернвудов.