阿加莎是个性格古怪的小女孩，喜欢发明各种奇奇怪怪的监视设备，还把自己当成真正的侦探。跟随妈妈搬到新社区后，她接下了调查商店失窃案的任务，并很快将嫌疑锁定在邻居文森特身上。为了寻找证据，阿加莎偷偷潜入文森特家中，却被当场发现。妈妈只好借着帮助新邻居增进交流的名义，让文森特教阿加莎轮滑。
阿加莎注意到，文森特每天下午都会神秘失踪。经过跟踪和打听，她得知文森特曾经有一位亲密的“小女孩”朋友，于是认定文森特把对方绑架到了废弃工厂。阿加莎试图劝说文森特，却让深感冤枉的文森特在众人的指责下离家出走。妈妈认为阿加莎一直在撒谎，甚至关掉了她的侦探所。
然而，仍然沉浸在侦探身份中的阿加莎发现文森特偷偷回到家中，便再次跟踪他，意外看到他进入商店偷取狗粮。文森特气愤地跑开后，手里抱着狗粮的阿加莎反而被误认为是商店小偷。此时她终于弄清了事情的真相：文森特口中的“好朋友”其实是一条狗，因为哥哥对动物过敏，家人只好把狗送走，但文森特舍不得它，便把狗要了回来，偷偷安置在废弃工厂里。为了喂养它，他才不得不偷取狗粮。
生病的小狗咬伤了文森特，阿加莎赶到工厂时，发现他已经发烧，立即呼叫救援，最终救下了文森特和小狗。文森特康复后，把小狗送给了同样喜欢狗狗的阿加莎，而阿加莎这位小侦探的名声也在社区里传开了。
