John Klute est détective privé. Un jour, l'épouse et l'associé de son ami Tom Gruneman, disparu depuis six mois, lui demandent de le retrouver. Il se rend de Pennsylvanie à New York pour mener l'enquête. La seule piste est une call-girl, Bree Daniels, à qui Tom aurait adressé des lettres obscènes.

Sur la planète Mars, en 2071, un camion-citerne explose dans le cratère d'Alba City. Aux dizaines de victimes tuées par l'explosion s'ajoutent des centaines de personnes qui succombent à une mystérieuse maladie. Les autorités soupçonnent une attaque biologique terroriste et offrent une énorme récompense pour la capture des responsables. Sans un sou en poche, les chasseurs de prime du Bebop voient là l'occasion de se renflouer et entament leur enquête. Une ombre entraperçue, une capsule de poison, un consortium pharmaceutique, un tatouage, un suspect mort depuis longtemps et une unité militaire spéciale, telles sont les pièces du puzzle qu'il leur faudra rassembler pour espérer percer le secret...