Edimbourg, en 1878. Arthur Conan Doyle, un jeune étudiant en médecine, est impressionné par un nouveau professeur qui apprend à ses étudiants que l'observation et l'analyse sont les compétences élémentaires par excellence. Le professeur choisit Doyle comme assistant ; celui-ci découvre vite que son maître collabore avec les forces de l'ordre pour résoudre des crimes. Des nouvelles investigations, confiées par la police, conduisent les deux scientifiques sur la piste d'un tueur en série très surprenant.