以江之島與湘南海岸為背景，一事無成的青年牧島輝意外成為「貓咪偵探事務所」見習生。在追查寵物失蹤案件過程中，他與因母親過世而封閉自我的少年菊池爽相遇。通過協助少年尋找失蹤的愛貓，並逐步揭開其母親遺留的謎團，青年在資深偵探和田正人的引導下，意外發現自己對生命價值的重新認知。隨著關鍵證物項鍊的出土，少年終於釋懷過去，而青年也決心以寵物偵探為新的人生志業。案件解決後，尾關伸次經營的咖啡廳成為三人繼續協助迷途寵物回家的新起點，德井優與星野真里飾演的動物醫生則提供專業支援，眾人在解決社區糾紛中形成特殊羈絆。