Sherlock Holmes et le Dr John Watson sont appelés à enquêter sur des phénomènes mystérieux qui se produisent dans un musée de cire. Le propriétaire du musée, M. Chamberlain, a reçu des rapports faisant état d'objets se déplaçant d'eux-mêmes, de sons inquiétants résonnant à travers les murs, et de figures fantomatiques se déplaçant dans les nombreux couloirs du vieux bâtiment. Alors que les rumeurs se multiplient et que le nombre de visiteurs diminue en conséquence, M. Chamberlain demande à Holmes et Watson de découvrir ce qui, ou qui, cause ces perturbations. Holmes et Watson se mettent rapidement sur l'affaire. Leurs premières investigations les mènent à plusieurs suspects, qui ont tous une raison de créer ces étranges événements. Au grand désarroi de Holmes, l'un de leurs suspects est la célèbre médium, Madame Rosalind, qui a déjà croisé leur chemin auparavant. En véritables sceptiques de tout ce qui touche au paranormal, Holmes et Watson poursuivent leur enquête, sachant que la main derrière ces phénomènes doit être de nature terrestre, et non spirituelle. Mais Madame Rosalind a d'autres idées et ne tarde pas à faire dévier l'enquête de son cours.