세계인이 사랑한 세계 최고의 추리소설 명탐정 셜록 홈즈가 펼치는 사상 최대의 두뇌게임 푸른 눈동자가 매력적인 금발머리의 모스탄 양이 홈즈를 찾아와 미스터리한 이야기를 들려준다. 10년 전 아버지가 실종되었으며 아버지는 앤다만 제도에서 교도소 경비를 담당한 대위였다. 그런데 6년 전쯤 타임스 에 그녀의 주소를 찾는 광고가 실렸고 그 후 매년 값비싼 진주 한 알이 들어있는 상자가 배달된다. 그러던 중 편지 한 통이 그녀에게 도착했는데 거기에는 ‘당신은 피해자이니 공정한 보상을 받아야 한다’고 적혀 있었다. 여인은 편지에 적힌 장소로 홈즈와 왓슨과 동행한다. 그리고 아버지의 동료였던 숄토 소령의 쌍둥이 아들인 새디어스 숄토를 만난다. 그는 미스터리한 보물의 진실과 아버지의 죽음에 대해 이야기해준다. 그런데 이상한 건 아버지의 시신 옆에 ‘4인의 서명’이라는 쪽지가 있었다는 것. 새디어스 숄토는 어젯밤 형의 작업실 천장에서 50만 프랑 가치의 어마어마한 보석이 발견되었다며 폰디체리 저택으로 함께 가자고 제안한다. 하지만 홈즈 일행이 도착했을 때 쌍둥이 형은 이미 싸늘한 시체로 변해 있었다. 그리고 시신 옆에는 ‘4인의 서명’이라는 쪽지가 있고 천장에 있던 보물은 흔적도 없이 사라졌다. 과연 ‘4인의 서명’에는 어떤 비밀이 숨어 있으며 보물의 정체와 진짜 주인은 누구일까?