片山义太郎(相叶雅纪 饰)因为名警探父亲的遗志而成为刑警，但是他见到血就会眩晕，并且患有女性恐惧症。他认为自己不适合当警察，每天都想着递交辞呈。然而，被酷爱推理的哥哥浩史和行动派的妹妹晴美所鞭策，继续着自己不断失败、无出头之日的警察生涯。一天，片山的上司栗原课长令他到一所女子大学调查教授被杀案。在校园里，片山遇到了一只被师生们嫌弃的三色猫，它的名字叫福尔摩斯。这只猫不仅会挠人，而且还会咬人，但对片山却表现得很亲近，片山认为和这只猫有缘，决定收养它。片山被安排在一间由集装箱改装成的咖啡店蹲点，以监视女子宿舍。当晚，咖啡店附近发生火灾，片山离开监视点赶去灭火，之后独自回家。第二天，女子大学的部长森崎教授被发现死在咖啡店内，奇怪的是，门窗从店内被反锁，店内的桌椅都被搬到了外面，店内除了死者已空无一物。通过森崎教授的情人吉冢雪子(Becky 饰)提供的线索，杀人案被怀疑和新校舍建设贪污案有关联，犯罪嫌疑人指向建筑商今井和森崎教授的弟弟总务部长富田。片山和同僚在追捕今井时，今井从高出坠亡，片山深感愧疚。警方对富田进行审讯，富田承认了第一宗谋杀案，但却否认杀了森崎。正当片山对案件感到束手无策的时候，身边的三色猫指引着片山来到了森崎的办公室。根据三色猫提供的帮助，线索一条条逐渐清晰起来。