Un detective de medio pelo de una pequeña ciudad de Pennsylvania, John Klute, abandona el cuerpo de policía para investigar la muerte de su mejor amigo, un ingeniero visto por última vez en Nueva York. La única pista para seguir su rastro es una carta suya a una prostituta, Bree Daniels, que dice no saber nada del desaparecido pero que reconoce haber descubierto a alguien siguiéndola y haber recibido llamadas anónimas. A través de la vida de Bree, conociendo su trabajo y su ambiente, Klute podrá conocer los verdaderos motivos por los que su amigo encontró la muerte. Pronto un sentimiento romántico despertará entre ellos.