Sherlock Holmes e o Dr. John Watson são convidados a investigar misteriosas assombrações que estão ocorrendo em um museu de cera.
O proprietário do museu, Sr. Chamberlain, recebeu relatos de objetos que se movem sozinhos, sons estranhos que ecoam pelas paredes e figuras fantasmagóricas que se movem pelos vários corredores do antigo prédio. Com o aumento dos rumores e a consequente queda no número de visitantes, o Sr. Chamberlain pede a Holmes e Watson que descubram o que ou quem está causando os distúrbios.
Holmes e Watson logo entram no caso. Suas investigações iniciais os levam a vários suspeitos, todos com um motivo para criar os estranhos acontecimentos. Para desespero de Sherlock, um dos suspeitos inclui a famosa médium Madame Rosalind, que já havia cruzado com eles antes.