Dans un grand hôtel parisien, quatre groupes de mystérieux personnages entrecroisent leur destin. Deux détectives enquêtent sur le meurtre d'un prince étranger. Jim Fox Warner, un entraîneur de boxe, espère la victoire de son jeune poulain, Tiger Jones, qui lui permettrait de renflouer ses caisses. Il doit à Émile et Françoise Chenal une somme importante. Un membre de la mafia recherche par ailleurs le même manager, au passé des plus troubles.

Jean-Luc Godard a parfois comparé la façon dont il réalise ses films à un orchestre de jazz : chacun se voit donner un thème, joue sa partie... et la musique s'organise d'elle-même. Cette métaphore convient tout à fait à Détective, qui est construit comme une symphonie autour des thèmes de la vie, de l'amour et de l'argent. Dans ce film policier, chaque personnage est lié aux autres tout en étant enfermé dans sa solitude. Une intrigue se noue qui laisse chaque protagoniste maître de son individualité. Avec, en arrière-fond, les musiques de Schubert, Wagner, Chopin, c'est un flot ininterrompu d'images, de mots, de rêves et de rythmes qui se croisent. Il en résulte un jeu d'associations bizarre et amusant, propre à stimuler le spectateur.