女子大の寮生が殺害され、警視庁捜査一課の刑事・片山義太郎(石立鉄男)が捜査することになった。だが名刑事として知られた父親とは反対に、義太郎はヘマばかり。あちこちの部署を廻され、全く自信がない。おまけに現場写真を見ただけで貧血を起こしてしまう始末。そんな義太郎だったが、大学教授の飼っている三毛猫のホームズと、教授に紹介された明朗活発な寮生・吉塚雪子(坂口良子)とともに殺人事件の謎に挑むことに。