Tom Gruneman a disparu depuis six mois. Le détective privé John Klute, mandaté par l'épouse de Tom et son associé, se rend à New York pour mener l'enquête. Seule piste fournie par la police : une call-girl, Bree Daniels, à qui Tom aurait adressé des lettres obscènes. Klute s'installe dans le même immeuble qu'elle et, à l'aide d'une table d'écoute, enregistre ses conversations téléphoniques... Peu après, Klute entre en contact avec elle pour l'interroger : une relation d'attirance et de répulsion s'installe entre le détective et la call-girl...