Pour mener son enquête, André Lucot, inspecteur de police, s'introduit dans le milieu en se dissimulant sous une fausse identité. Dans l'hôtel ou il loge il fait la connaissance de Martousse, un voyou, et de Cœur de Lilas, la maîtresse de celui-ci. Cœur de Lilas s'éprend de Lucot, mais ne tarde pas à découvrir sa véritable identité.