一起發生在亞利桑那州的交通事故暴力案引起喬恩的注意，兩輛車追尾，前車司機帕克下車找后車司機理論時被槍殺，沒人看清兇手的樣貌，也沒人記得車牌，被當地警方定性為路怒。可帕克的妹妹整理遺物時，在哥哥的公寓里發現肉毒毒株樣本，還有一份哥哥供職的生化實驗室所在區域的自助餐廳清單。喬恩懷疑又是奧丁出手，事先消除有可能發生的大規模投毒案。夏洛克卻一反常態的勸她不要插手，交由國安局的麥克利納處理。

喬恩沒多想就把自己的調查資料交給了夏洛克。可兩天后，她無意中在書房的一堆書里發現了原封未動的資料。夏洛克見隱瞞不了，只得說出自己的顧慮。就在他想找個更好的理由勸說喬恩時，葛雷森警監發來了消息，動員警局所有可用人力尋找“布魯克林幽靈”。

“布魯克林幽靈”是葛雷森印象中最詭異的連環殺手。喬恩也記得，她還是醫院實習生時，報紙上都是相關報導。在警方記錄中，從1999年到2009年間，幽靈共計殺害七人。受害者沒有共同點，每次作案手法都不同，只有從現場提取到的DNA確認系同一人所為。之后，幽靈又神秘消失，再未作案。

沒想到十年后，又在一起兇案現場提取到了相同的DNA。死者名叫卡洛琳，在金屬雕塑方面小有名氣。兩天前的晚上，鄰居聽到她家的狗狂吠不止，前去查看，發現卡洛琳頭破血流，已經死亡。兇器是兇手在現場隨手撿的一塊廢金屬，鑒證組還找到一塊沾有血跡的上衣袖口碎片，很可能是卡洛琳養的狗攻擊了兇手，碎片上的DNA與“布魯克林幽靈”一致。

為此，馬庫斯和夏洛克重啟塵封多年的案卷。第一名受害者梅根的父親哈欽斯來到警局，他還記得女兒去世那晚，他們約好一起吃晚餐。當哈欽斯去接梅根時，敲門無人回應，從窗戶望進屋里，驚訝的看到女兒倒在地上，脖子上纏著繩索。他踹開門沖進去，梅根已沒了氣息，但身體還是溫暖的。當時他聽到女婿迪恩的車從屋后駛離，那松松垮垮的風扇皮帶聲，到哪他都聽得出來。

而迪恩對警方的供述是他外出買東西，不過回來時，到場的警察并未看見他拎有物品。再加上迪恩有外遇，大家都認為他就是兇手。是繩索上的DNA幫迪恩擺脫了嫌疑，案件被歸到了“布魯克林幽靈”，成為懸案。一年后，迪恩在梅根的忌日吞槍自盡，留下的遺書上寫著“對不起”。

就在馬庫斯和夏洛克了解當年情況時，喬恩來到畫廊，找到曾與卡洛琳有過爭執的畫家卡森。聽說卡洛琳被害，卡森也很震驚。他承認一個月前卡洛琳在酒會上潑了他一身酒，之后二人在網上相互謾罵。可那都是為即將舉行的展覽搞的宣傳噱頭，以獲得額外關注。上周他們還在卡洛琳的家里討論過藝術創意。為了自證清白，卡森愿意提供DNA。他還提供了另一條線索，他在卡洛琳家時，鄰居本杰明把卡洛琳叫出去大吵了一架，好像提到“外遇”之類的字眼。

當喬恩要把調查重點放到本杰明身上時，夏洛克和馬庫斯已經找到了“布魯克林幽靈”，并且已帶到了審訊室。審訊室里坐著一個瘦弱的老頭，怎么看都不像是連環殺手。老人叫艾伯特，從1999年開始就在一家制藥公司工作。警局的DNA檢測工具就是由該公司制造，包括提取DNA用的棉簽。十年后，艾伯特晉升為經理，不再下生產線。直到幾個月前，幾名同事病假，他在包裝車間幫忙帶了幾個班。

艾伯特患在多汗癥，在生產線上操作時，偶爾汗水會滲透手套，污染棉簽。也就是說根本不存在“布魯克林幽靈”，所謂的連環兇案就是個體案件。夏洛克是在了解了梅根案后，認同哈欽斯的觀點。而另一樁案件也有類似情況，才想到反查檢測材料。所有的“布魯克林幽靈”案都將重新評估，去除艾伯特DNA干擾后，大多案件都能確認真正兇手，唯獨卡洛琳的案子還沒有頭緒。

在現場找到的血跡排除艾伯特的DNA，就沒有人類的DNA，那是狗的血。只能從案發后，到醫院治療狗咬傷的人入手。馬庫斯和夏洛克逐一排查醫院登記的有關人員，可除了抓到一個小偷，其他一無所獲。喬恩對本杰明的問訊倒是有些成果，本杰明矢口否認與卡洛琳有婚外情，一周前與卡洛琳爭吵也是因為她的狗太吵。喬恩檢查了本杰明的雙臂并沒有傷痕，本杰明本人則憤憤不平，覺得如果是因為他對卡洛琳不滿就要被調查，那基本上整個社區的人都應當被調查。

卡洛琳算不上模范市民，不僅狗叫擾民，搞創作時大聲播放音樂，還經常有奇怪男子進出家門。喬恩在卡洛琳家還真找到了幾本被掏空的書籍，里面都是大麻。卡洛琳除了創作藝術，還是名毒販。此外，在臥室的梳子上，喬恩發現了幾根紅發，而本杰明的妻子戴安娜正是一頭紅發。

夏洛克和喬恩來到本杰明家，戴安娜承認與卡洛琳有婚外情。案發當晚，她在廚房洗碗時見到過卡洛琳頭戴電焊用的面罩，身穿防護服，在院子里牽著領養的德國牧羊犬奧利。當時是晚上九點，夏洛克卻記得法醫鑒定的死亡時間為晚上八點半。如果不是戴安娜記錯了時間，就是有人冒充卡洛琳。

卡洛琳的社交媒體上有不少工作時的照片，想弄套同樣的行頭并非難事。夏洛克與動物保護協會確認過，從卡洛琳家里牽走的五只狗里沒有牧羊犬，籠子里的六只狗盆則證實了戴安娜的話。兇手不是想要卡洛琳的命，而是要她的狗。

奧利是卡洛琳四個月前從“狗之家”領養的，是條剛退役的緝毒犬，能力很出色。從奧利以前的搭檔那了解到，奧利擅長的是大麻，不可能有窮兇極惡的毒梟要針對它。賣大麻的養了嗅大麻的警犬，聽著就有一點諷刺。馬庫斯認為，可能是卡洛琳的供貨商想搶走奧利，用以改進自己的產品，逃避警犬檢查。

馬庫斯出面找到供貨的圣地亞哥幫頭目恩里克，但恩里克很不配合。他的律師奧利維拉似乎也很厲害，連地檢都怕她，不敢輕易得罪。而喬恩在圣地亞哥幫經營的賽馬場里拍到一張照片，也許能扭轉局勢。照片里的賬目看似博彩下注單，但對比火車時刻表就能看出是份隱藏的運輸路線表，今天就會有300磅大麻走鐵路運抵紐約。

喬恩和夏洛克正要把這個消息通知馬庫斯時，馬庫斯已打來電話，奧利找到了，就在火車站的貨場，有人利用奧利偷走了圣地亞哥幫的貨。

喬恩重新梳理了案情，總覺得以戴安娜與卡洛琳的親密程度，就算有男人穿著同樣的防護服，也不可能錯認為是卡洛琳，除非兇手的體型與卡洛琳相似。遍觀與案件有關的人，有女性特征，又能了解圣地亞哥幫運輸路線暗語的，只有律師奧利維亞。可夏洛克和馬庫斯來到律師事務所后，奧利維亞不承認偷了恩里克的貨，她可不想得罪圣地亞哥幫。

這時夏洛克看到墻上奧利維亞的職業照，背景上的老紅木書柜很眼熟，可辦公室里都是新家具。原來奧利維亞不久前更換過家具，老家具都送給了弟弟福勒，福勒就是那名到醫院治療過狗咬傷的小偷。

福勒的身形與姐姐奧利維亞差不多，因他有案發時的電影票根，馬庫斯才沒深究。在調取影院的監控后，發現電影開演才五分鐘他就溜出了影院。憑著姐姐的關系，福勒與圣地亞哥幫成員多少有點交情，知道點運輸上的事，也聽說過販賣人養緝毒犬的笑話，所以完全有可能作案。福勒還想否認，可奧利已在他的車庫嗅到熟悉的氣味，幫助警方繳獲了價值上百萬的大麻。