تدور الأحداث حول لص سرقة المجوهرات الذي اعتاد القيام بجريمته فى توقيت محدد فى يوم الثلاثاء من كل أسبوع ولايترك أثراً، فيقع الضابط رجدي قتيلاً، فيُكثف البحث لضبط اللص ويتعهد الضابط علي بالقبض عليه.
ينتقل علي للتحقيق بجريمة قتل الفنانة خيرية بالڤيلا الخاصة بها، وبدأ التحقيق مع صديقتها نبيلة وصفوت، وبدأت نبيلة وصفوت في الإشارة بأصابع الاتهام لعادل الذي كانت تربطه علاقة حب بخيرية.
يتضح أن لص الثلاثاء امرأة، وتواصلت مع علي وأخبرته أنها لم تقتل خيرية، وأنها ستتوقف عن السرقة حتى يُقبض على القاتل، وتم التحقيق مع دكتور عادل بعد إيجاد بصمته بالغرفة التي قُتلت بها خيرية.
تشك سناء بوجود علاقة بين ناهد وعلي، وما زال علي يحاول الوصول إلي لص الثلاثاء، فعثر على تسجيل لحادثة قتل خيرية، فقام باستجواب ناهد، فأشارت بأصابع الإتهام إلى صفوت دون قصد.
يستجوب علي - صفوت، ويقبض عليه فيعترف بقتل خيرية وبأنه لص الثلاثاء، بينما تلقى علي مكالمة من لص الثلاثاء يخبره بأن صفوت ليس لص الثلاثاء.
قام صفوت بتمثيل جريمته، بينما اكتشف علي أن صفوت لم يقتل خيرية، وأن لص الثلاثاء لا يسرق وإنما هو والمسروقين يشكلون عصابة تهريب، ويعترف زينهم لعلي بعد الضغط عليه بتعاونه مع عصابة لتهريب المجوهرات خارج مصر.
يقبض علي على عصابة تهريب المجوهرات، ويُقبض على عنتر الذي قام بقتل خيرية لاكتشافها سر العصابة، ويتضح أن رئيس العصابة هو عبدالمجيد ابن خال رجدي، وقام بقتل رجدي لاكتشافه حقيقته.