一场夜半在横滨发生的火灾，不但把佐佐本家的大屋烧毁，也把这一家的成员带入了一连串的奇案世界中。由于家园被烧毁，母亲早丧而父亲出外公干的佐佐本四姊妹变得无家可归，幸得次女绫子（加藤夏希饰）的老师收留。然而，随着警方于火场的搜证结束，一个惊人的消息传来：在火场中发现一具先遭杀害的女尸，杀人凶器竟属四姊妹的父亲佐佐本周平（竹中直人饰）所有，加上死者曾是任职大学考古副教授的周平的学生，周平随即以头号嫌疑犯的身份被通缉。尚为高中生的幼女夕里子（夏帆饰）由于深信父亲清白，又感到警方已认定周平为凶手而无心追查，决意找出真相洗脱父亲嫌疑。经过一番波折后，在感情深厚的四姊妹同心协力下，终于真相大白，将凶手绳之于法。

解决了周平的案件后，四姊妹搬到姨姨宫本加津代（室井滋饰）及其男友城之内秀树（生濑胜久饰）家中暂住。在加津代的牵引下，四姊妹又再遇上离奇的凶案，并且从此与查案结下不解之缘。在接二连三的案件中，渴望出嫁的长女真理（中越典子饰）、单纯又没有方向感的次女绫子、贪钱的三女珠美（市川由衣饰）、率直聪明但汉字奇差的幼女夕里子各展所长，加上大有女性缘的正直刑警国友靖之（吉泽悠饰），一次又一次把离奇的案情破解，找出真凶，终于得到了“四姊妹侦探团”的称号。