Le corps d'une jeune femme, Béatrice Dumontier, a été trouvé dans un fourré du bois de Meudon. Le commissaîre Rossi de la P.J., enquête sur ce meurtre. L'un de ses anciens assistants, Gilles Cauvin, devenu détective privé, enquête lui aussi sur cette troublante affaire et croit avancer sur une piste sûre, en apprenant que Caroline, la jeune soeur de sa maîtresse, Doris, chanteuse au cabaret de l'Ange Noir, connaissait bien la victime. En faisant suivre cette jeune Caroline, Gilles découvre qu'elle est la maîtresse de Rémy, le directeur de l'Ange Noir, cabaret qui sert de façade à plusieurs activités clandestines ; chantage, trafic de stupéfiants, traite des blanches, espionnage économique. Une clinique psychiatrique en grande banlieue, dirigée par le docteur Pira, est un lieu de rendez-vous et d'orgies où des clichés scandaleux alimentent les manoeuvres de chantage de Rémy, le directeur de l'Ange Noir. Les événements se précipitent : Mulligan, l'associé de Gilles, est assassiné ainsi que Rémy. Malgré les menaces qui pèsent sur lui, Gilles poursuit son enquête et surprend le Dr Pira dans le sous-sol de sa clinique au moment où il transmet par radio, à un bateau en pleine mer, d'importants renseignements scientifiques sur un nouveau carbutant électro-chimique mis au point par un ingénieur, Béranger, qu'il a drogué et séquestré. Pira parvient à s'enfuir. Une poursuite folle s'engage en direction de l'aéroport privé,d'où le bandit espère s'envoler, emmenant la jeune Caroline qu'il a anesthésiée. Mais Doris, qui participe à la poursuite, précipite sa voiture contre l'avion prêt à décoller. Mortellement blessée, elle avoue à Gilles, avant de mourir, avoir tué Rémy pour sauver sa soeur.