故事发生第二次世界大战期间，福尔摩斯（巴兹尔雷斯伯恩 Basil Rathbone 饰）接到英国政府的重要任务，必须尽快查明英国间谍失踪和胶片下落的真相以防止敌人获取绝密信息。福尔摩斯和他的助手华生（尼格尔布鲁斯 Nigel Bruce 饰）紧急前往华盛顿展开调查。福尔摩斯审问了与间谍有过接触的人，分析火车上的情况，并细致入微地研究了胶卷的价值和对英国及同盟国的重要性。在细致的调查和前后推理中，福尔摩斯发现了一些隐藏的线索。透过对失踪间谍的了解和对火车上女士的观察，福尔摩斯推理出胶卷被藏在了女士的随身物品之中。他设法找到了这位女士，进行了一番密切的交谈和调查，最终找到了胶卷的藏身之处。在成功找回胶卷的同时，福尔摩斯也成功擒获了间谍，防止了信息泄露。