스탕제르송 교수의 연구실 내 노란 방에서 그의 딸 마틸드 스탕제르송 양이 살해위협을 당한다. 스탕제르송 교수, 자크 영감, 문지기 부부가 마틸드를 구하려고 잠긴 문을 부수고 들어가 보니 그녀는 찰과상을 입은 채 피를 흘리고 있었고, 벽에는 피 묻은 손바닥 자국이 나 있다. 방에는 굴뚝도 없고, 창문도 덧문으로 닫혀있기에 범인이 달아날 곳은 없다. 어찌 된 일일까? 이 사건을 해결하기 위해 명탐정 라르상과 드 마케 예심판사, 에포크 지 기자 조셉 룰르타뷰와 사진작가 생클레르가 사건 현장에 도착한다. 뭔가 비밀스러운 구석이 있는 마틸드의 약혼자 다르자크. 라르상 탐정은 다르자크를 용의자로 지목하고, 룰르타뷰는 다르자크의 결백을 주장한다. 룰르타뷰는 논리를 통하여 불가사의한 수수께끼를 풀어내고, 마틸드의 비밀을 알게 되는데...