Homme squelette est une histoire sur la recherche d’une caisse de diamants perdus lors d’une collision historique entre deux avions de ligne au-dessus du Grand Canyon en 1956. L’accident aérien était réel et a en fait déclenché la formation de la Federal Aviation Administration, mais les diamants et les personnages qui les rencontrent sont une fiction. Joanna Craig est la fille illégitime de John Clarke, l’homme qui portait les diamants menottés à son poignet. Son bras manque également, ce qui est l’objet de la véritable quête de Joanna. L’ADN du bras prouvera qu’elle est la fille de John Clarke et lui permettra de récupérer la fortune de son père, qui a été escroquée dans sa succession par un avocat nommé Dan Plymale. Joanna est elle-même riche, ayant hérité de la fortune de son beau-père âgé à la mort de sa mère. Elle est davantage motivée par la vengeance contre Plymale que par l’avidité pour les diamants.
Le Grand Canyon est administré par le Service des parcs nationaux et sous la juridiction du sergent Jim Chee de la police tribale Navajo. Chee s’implique dans la recherche des diamants à la demande de Cowboy Dashee. Le neveu de Dashee, Billy Tuve, a été accusé du vol et du meurtre d’un propriétaire de bijouterie alors qu’il avait tenté de vendre un diamant de 10 000 $, qu’il pensait être du zirconium, pour 20 $. Dashee est un Hopi, mais Jim Chee est son bon ami Navajo. Son neveu Billy affirme avoir échangé un outil de retranchement pliable à un vieux chaman Hopi, qui vit au fond du canyon, contre un faux diamant. La chasse aux diamants et au bras de John Clarke culmine au fond du Grand Canyon, au moment même où un violent orage se déchaîne. Jim Chee est là avec son fiancé Bernie, Joanna Craig et Chandler, un voyou engagé par Plymale pour empêcher Joanna de retrouver le bras de son père. Cowboy Dashee entre dans le canyon avec Chee et Bernie, mais il est renversé par une cheville cassée et doit être évacué par un hélicoptère de sauvetage.
La recherche culmine dans une gorge latérale étroite qui alimente le grand canyon. L’entrée d’un canyon à fente encore plus étroit, domicile du vieux chaman, se trouve dans la gorge latérale. Joanna et Chandler forment une alliance improbable, Chandler soupçonnant qu’il a l’intention de la tuer. Une vieille femme Hopi montre à Bernie le chemin du canyon caché, où elle découvre les restes momifiés du chaman et un sanctuaire qu’il a construit pour Matwa, un esprit Kachina qui a montré aux Hopis qu’ils n’avaient pas besoin de craindre la mort. Le sanctuaire est constitué de diamants contenus dans des boîtes à tabac brillantes et des restes squelettiques du bras de John Clarke.
Le canyon à sous est inondé à mesure que la tempête se développe. Joanna et Bernie échappent au déluge en grimpant sur le rebord que le vieux chaman utilisait pour dormir. Chandler, cependant, ne peut s’arracher à sa tâche de récolter les diamants et est emporté. Le sergent Chee tente de sauver Chandler alors qu’il est emporté hors de l’étroit canyon, mais il ne lâche pas ses diamants et périt. Tous les autres survivent et, à mesure que l’inondation s’atténue, ils remontent à la surface. Joanna s’est accrochée aux os des bras et peut désormais détruire Plymale et réclamer sa fortune.