Ein zwanzigjähriger Detektiv namens Ritsuka Haruno träumt davon, den großen Phantomdieb Noir Rose zu fangen, eine Verbrecherin, die ihre eigenen Eltern nie fassen konnten. Leider ist Ritsuka tollpatschig, stark von Chuunibyou betroffen und verbringt die meiste Zeit damit, als Protagonistin ihres Lieblingskriminalromans Madness Detective zu cosplayen. Da ihr Rang im Detektivnetzwerk niedrig ist, erhält sie nur triviale Aufträge wie die Suche nach verlorenen Katzen. Um ihren Status zu verbessern, braucht sie einen Assistenten und kann einen rekrutieren, indem sie täglich Reisbällchen anbietet. Dieser Assistent ist Ototo Saotome, ein sechzehnjähriger Oberschüler mit einem enormen Appetit, scharfen körperlichen Instinkten und einem außergewöhnlich feinen Geruchssinn.

Die Geschichte folgt diesem ungleichen Paar, während sie sich durch kleinere Fälle stolpern, um ihren Detektivrang von der untersten Stufe einer alphabetischen Skala zu erhöhen, in der Hoffnung, schließlich für einen Job qualifiziert zu sein, der sie zu Noir Rose führen könnte. Ihre kleinen Erfolge ziehen die Aufmerksamkeit von Hibiki Uruwashi auf sich, einem wohlhabenden Rivalendetektiv aus dem benachbarten Büro, der unpraktische und häufig fehlerhafte Geräte baut. Während das Duo Erfahrung sammelt, begegnet es Jewel, einer mysteriösen Organisation von Phantomdieben, deren Mitglieder alle Codenamen von Edelsteinen verwenden. Der Anführer, Onyx, operiert unter der öffentlichen Identität eines Detektivnetzwerk-Managers, während andere Mitglieder eine verkleidete Frau namens Citrine, einen jungen Erfinder namens Tourmaline und Amethyst umfassen, die heimlich als Ototos Oberschullehrerin arbeitet. Die Erzählung baut auf die Enthüllung von Noir Rose hin, einer weiblichen Phantomdiebin, die als Robin-Hood-Figur positioniert ist, die nur von Schurken stiehlt und die Erlöse an Waisenhäuser spendet.