Plum Island est un roman de fiction sur un détective d’homicide de la police de New York en convalescence nommé John Corey, qui est impliqué dans une enquête sur plusieurs meurtres alors qu’il est censé se remettre de blessures graves. John travaille à l’origine comme consultant pour le petit canton, où un vieil ami à lui est le chef de la police, mais lorsqu’il est relevé de ce poste, il poursuit l’enquête par lui-même. Finalement, le détective du comté chargé de résoudre l’affaire, Beth Penrose, l’invite à collaborer avec elle et l’équipe résout le double meurtre original et tous les meurtres commis par le même homme, Frederic Tobin.
John Corey se détend sur le pont de son oncle Harry lorsque Sylvester Maxwell, chef de la police locale, demande à John de l’accompagner sur les lieux du meurtre. Tom et Judy Gordon, biologistes au centre de recherche sur les animaux biologiques de Plum Island, et amis récents de John, ont tous deux reçu une balle dans la tête sur le pont de leur maison. John rencontre le détective Beth Penrose du bureau du shérif du comté de Suffolk, Foster du FBI, et un homme nommé Ted Nash qui dit qu’il est du ministère de l’Agriculture mais s’avère être un agent de la CIA.
L’enquête initiale se concentre sur les Gordon qui ont volé un virus dans l’installation de Plum Island et l’ont vendu à un gouvernement étranger. À cette fin, l’équipe de Nash, Foster, John, Beth et Max fait une longue visite de l’installation, y compris la partie inhabitée de l’île qui contient un fort abandonné de l’ère de la guerre révolutionnaire. Pendant la tournée, John et l’équipe rencontrent le chef de la sécurité, Paul Stevens. Ils apprennent également que les Gordon étaient impliqués dans la recherche d’un vaccin contre Ebola, étaient des archéologues amateurs et avaient carte blanche pour amener leur bateau au travail tous les jours, pêcher et nager au large des plages de l’île sécurisée, et étaient très appréciés par l’ensemble du personnel. Lorsque l’équipe rencontre le directeur du laboratoire, le Dr Zollner, il suggère que les Gordon ont volé un vaccin, pas un virus ou une bactérie, et cela devient la ligne officielle du laboratoire, du FBI et de la CIA.
Max dit à John qu’il n’est plus nécessaire en tant qu’enquêteur, mais Beth continue de le consulter. John commence à interviewer d’autres personnes qui connaissaient les Gordon, y compris leurs voisins les Murphy, Frederic Tobin et Emma. Tobin et John développent une relation conflictuelle et Emma devient l’amante de John.
Quand Emma parle à John de ses connaissances historiques concernant le capitaine Kidd et le trésor enfoui, John se rend compte que les Gordon n’étaient pas impliqués dans des vaccins ou des virus, ou même des médicaments, mais en fait avec le trésor. Il est convaincu qu’avec l’aide de Tobin, les Gordon avaient trouvé le trésor sur Plum Island et allaient le déplacer sur le terrain qu’ils avaient récemment acheté près de l’eau.
Tobin se rend compte que John s’approche de la solution au meurtre. John ne réalise pas à quel point Tobin est désespéré jusqu’au matin où Beth vient chez John et l’informe qu’Emma est morte, tout comme les personnes qui ont trouvé les Gordon, les Murphy.
L’ouragan déferle sur l’île, mais John est implacable dans sa recherche de Tobin. Beth est avec lui et essaie constamment de le maîtriser, mais John utilise sa jeep et une hache pour pénétrer dans le bureau de Tobin. Il découvre une carte faite pour paraître ancienne qui montre le trésor situé sur la terre personnelle de Tobin. Cela convainc John que Tobin a tué les Gordon et n’a jamais eu l’intention de les garder comme partenaires. Tobin utilisait les Gordon pour accéder à Plum Island et rien d’autre.
Alors que l’ouragan fait rage, John et Beth se rendent chez Tobin, seulement pour découvrir qu’ils l’ont manqué de quelques minutes et qu’il a pris son grand bateau de croisière, un plus petit bateau en remorque, quelques fusils et pelles et est sorti pour mer.
John se dirige vers le hangar à bateaux et récupère le bateau à moteur que sa gauche a démarré. Beth le rejoint à la dernière minute et les deux combattent les mers pour chasser Tobin. Avec la météo et leur manque de connaissances en navigation de plaisance, John et Beth sont bientôt trempés, perdus et prennent l’eau. Tobin a utilisé son radar et tournoyé derrière eux, avec l’intention d’entrer en collision avec leur bateau avec son plus grand. Alors qu’il se rapproche d’eux, il tire également avec ses fusils, dans l’intention de les tuer de cette façon.
John et Beth parviennent à manœuvrer leur embarcation en train de couler qui est également presque à court d’essence jusqu’à un atterrissage en catastrophe sur la plage de Plum Island. Ils trouvent où Tobin a atterri et Beth pense que le mieux est d’attendre là-bas. John n’est pas d’accord, estimant qu’il doit traquer et tuer Tobin, rendant sa propre justice pour les meurtres d’innocents et de ses amis. John part, trouve deux autres cadavres à la caserne des pompiers et poursuit sa recherche de Tobin. Il trouve Tobin dans un bunker d’artillerie et les deux hommes se battent. Au cours du combat, John découvre que Tobin n’a pas le trésor et pense que les Gordon ont dit à John où il se trouvait. John dépasse Tobin, l’ouvre et le laisse pour mort. Alors que John quitte le bunker, il rencontre Stevens, qui a un fusil. Stevens dit qu’il a le trésor et le dernier rire. Juste au moment où Stevens est sur le point de tirer sur John, Beth tire sur Stevens et le tue.
Le lendemain matin, lorsque l’ouragan est passé, John et Beth emmènent le bateau de Tobin au quai du ferry et Max les y rencontre. John se dirige vers Manhattan pour faire face à la colère de son superviseur du NYPD. Chez lui, il trouve une lettre des Gordon, écrite avant leur meurtre, confirmant tout ce qu’il vient de découvrir. John va rencontrer ses superviseurs et négocier une issue aux ennuis dans lesquels il se trouve pour avoir désobéi aux ordres.
Le dernier chapitre montre John enseignant l’enquête sur les homicides, en tant qu’officier de police à la retraite. C’est plusieurs mois après l’incident de Plum Island, et il manque la police, mais accepte ce qui devait arriver. Il est également sans attache. John est surpris de voir que Beth Penrose s’est inscrite dans sa classe. Elle le rattrape sur les dernières nouvelles du comté de Suffolk et lui propose gentiment d’être à nouveau dans sa vie. Alors qu’il résiste au départ, il annonce à la classe qu’il l’emmène boire un verre ce soir-là.