Paisible professeur de grec à la Sorbonne ne roulant qu'en vélomoteur, Antoine Lemercier reconnaît en celle qui vient de le renverser une ancienne amie d'université, Lise Tanquerelle, pour qui il éprouve toujours une tendresse certaine. Alors qu'il l'invite à dîner, elle se dérobe, car on vient de l'appeler au téléphone : le député et ancien ministre Grandville vient d'être assassiné.
Commissaire de police, elle mène l'enquête auprès d'un autre député de la majorité, Mignonac. Celui-ci est localisé à Saint-Cloud chez sa jeune maîtresse Christine Vallier, qui s'avère être également liée au député d'opposition Maurice Rombard lorsque celui-ci est à son tour assassiné au cours d'une manifestation.
Tanquerelle se rend sur les lieux en compagnie d'Antoine qui, dans la confusion, est embarqué par les CRS. Sachant que, une fois relâché, il a décidé de partir dans sa propriété d'Honfleur, elle fonce à la gare Saint-Lazare et fait arrêter le train. Mais Antoine se montre fâché d'avoir découvert qu'elle est de la police et dresse un constat d'incompatibilité de leurs personnalités.
Après l'assassinat de Mignonac à l'issue d'un meeting, Tanquerelle découvre dans une usine désaffectée près de chez Christine des poinçons identiques à ceux qui ont servi aux trois meurtres. Mais, dessaisie de l'affaire au profit de son collègue Beretti, elle démissionne et rejoint Antoine à Honfleur.
Lorsque la lumière jaillit dans son esprit, il est trop tard pour Beretti, lui aussi "poinçonné" dans le dos par... Monsieur Charmille, gardien de l'immeuble de Christine, qui protège alors sa fuite en prenant Antoine en otage. Tanquerelle ne l'entend pas ainsi et délivrera son soupirant par la manière forte.
Le couple Annie Girardot (Lise Tanquerelle)-Philippe Noiret (Antoine Lemercier) poursuivra ses aventuers dans On a volé la cuisse de Jupiter