Le livre des preuves est le récit de Frederick Montgomery, un scientifique irlandais emprisonné pour le vol d’un tableau et le meurtre d’une jeune femme de chambre. Il décrit ses expériences actuelles en prison et revient sur les circonstances qui ont conduit à son crime.
L’histoire de Montgomery est narcissique et peut avoir peu de ressemblance avec la vérité de sa vie. Il commence comme s’il s’adressait au juge et au jury lors de son procès, espérant qu’ils comprendront son crime, mais sans demander pardon. Il demande souvent au juge ou au jury de réfléchir à ce qu’ils auraient ressenti dans sa situation. Il y a des nuances d’anomalie psychologique, de confusion sexuelle et de mépris insensible pour la fille que Montgomery a tuée.
Montgomery détaille une expérience sur une île méditerranéenne sans nom qui le laisse endetté à un personnage du crime violent et l’oblige à retourner en Irlande pour trouver de l’argent pour rembourser la dette. À son retour dans sa maison familiale, Coolgrange trouve sa mère et une jeune femme Joanne qui dirigent une école de poney. Il se dispute avec sa mère parce qu’elle a vendu leurs tableaux. Avant qu’il ne parte en colère, sa mère lui dit que Joanne est comme le fils qu’elle n’a jamais eu.
Montgomery visite ensuite Whitewater, la maison familiale des Behrense, qui a acheté les peintures de sa mère, et il aperçoit un petit maître hollandais. Il revient le lendemain pour voler le tableau. Une jeune femme de chambre le fait sursauter et il lui donne le tableau à porter pendant qu’il la conduit jusqu’à sa voiture. Elle lui crie de la laisser partir alors qu’il s’éloigne. Il arrête la voiture et la frappe avec un marteau. Il continue de conduire et se rend compte plus tard qu’elle n’est pas morte. Il arrête la voiture, jette le tableau dans un fossé et laisse la fille mourir.
Montgomery se cache chez Charlie French, marchand d’art et vieil ami de la famille. Il parle de son enfance, de sa relation avec Charlie French, ses parents, sa femme et son enfant, qui vient d’être diagnostiqué avec une maladie mentale rare dont il ne se souvient pas.
L’avocat de Montgomery lui conseille de plaider non coupable de meurtre et, plus tard, de négocier un plaidoyer pour une accusation moindre d’homicide involontaire coupable. Montgomery ne soutient jamais qu’il est innocent du crime. Il avait toujours eu l’intention de tuer la fille. Il ne peut tout simplement pas s’entraîner quand il a décidé. Il change son plaidoyer de culpabilité pour meurtre au premier degré, et il sait qu’il sera condamné à la prison à vie.
Les entretiens de Montgomery avec des policiers amènent le lecteur à comprendre qu’ils ne croient pas à ses histoires. Ils remettent en question sa relation avec Charlie French et la sexualité de Charlie. L’histoire se termine lorsque l’inspecteur-détective demande à Montgomery dans quelle mesure c’est vrai. Il répond : « Tout ça, rien de tout ça, seulement la honte. » Le lecteur se retrouve avec une œuvre de fiction dans une œuvre de fiction.