梅麗來拜訪福爾摩斯，尋求幫助。她的母親，在她還很小的時候就已經去世，她的父親是駐印度的英軍軍官。她已經很多年沒有見過父親，多年前她就被送到壹所寄宿制學校。
大約十年前，她的父親請假返回英國。1878年12月3日，她收到壹封父親發來的電報，說他已經到了倫敦壹家旅館，要她過去。但當她當天即趕到那家旅館、想父女團聚的時候，卻被告知她的父親在她到來的前壹天已經離開，而且再也沒有回來過。
舒爾托少校是她父親同壹個團的退伍戰友。在她父親失蹤的時候，舒爾托就居住在倫敦。他們兩人曾壹起在安曼達島上的駐防部隊中任職。1882年4月28日，莫斯通上尉失蹤四年後，舒爾托少校去世。
舒爾托去世之後，也就是從六年前的1882年5月4日開始，梅麗開始每年在相同的日期收到壹顆價值昂貴的珍珠。
1887年7月7日，在她前來拜訪福爾摩斯的當天，她收到壹封要她去壹家戲院外見面的匿名信。
梅麗在她父親的東西中發現了壹張寫有四個簽名的藏寶圖。
他們前往戲院，被用馬車很快地載離，去會見塞笛厄斯。
塞笛厄斯居住在壹所奢侈的公寓裏，他告訴他們，自己的父親從印度帶回了壹大宗的財寶，其中部分應該屬於摩斯坦上尉。當年，摩斯坦上尉壹到倫敦，就曾來找他的父親闡明此事。在舒爾托少校臨死之前，他告訴兩個兒子，他曾與摩斯坦上尉因為平分寶物意見分歧，發生過激烈爭吵，摩斯坦上尉，本來就有嚴重的心臟病，在這個過程中由於心臟病突然發作而死亡。
塞笛厄斯和巴索洛繆在父親死後，立即開始徹底搜查他們家中的裏裏外外，但沒有發現任何線索。
最後，就在壹天前，巴索洛繆終於發現了這宗寶物。塞笛厄斯希望分給梅麗她應得的壹部分，以彌補自己父親曾犯下的錯誤。巴索洛繆勉強同意了。
當華生、福爾摩斯、梅麗和塞笛厄斯四人到達巴索洛繆的住處時，發現他已經被用毒棘謀殺，寶物也已經失蹤。
童格踩到了巴索洛繆試驗室中的木榴油，福爾摩斯利用透比靈敏的嗅覺開始進行跟蹤追擊。透比最後帶他們來到了泰晤士河邊的壹個碼頭，福爾摩斯打聽到他跟蹤的目標已經於24小時前租了壹艘汽艇離開。
福爾摩斯要求貝克街小分隊的隊長維金斯帶領他的部下沿泰晤土河上遊、下遊搜索“曙光”號汽艇。但是他們什麽也沒有發現。
福爾摩斯化裝成壹個水手，開始親自探查。他最終發現那艘失蹤的船正在進行維修，並且獲知茂斯凱·斯密司等人將於晚上8點離開修船廠。他與瓊斯聯系，讓他準備壹艘警用汽艇在修船廠對岸，以便在曙光號離開時進行跟蹤追擊。
“曙光”號駛向準備開往巴西的埃斯梅達號。
警察的汽艇追上了“曙光”號。在追趕的過程中，那個安曼達土人曾用吹筒向福爾摩斯和華生吹出過壹只毒棘，他當即被福爾摩斯和華生用槍擊中掉在河裏淹死了。
華生搬著寶箱去見梅麗。但到箱子打開的時候，卻發現它是空的。由於此時，橫在他們之間的巨額“財富”形成的障礙已經消失，華生鼓起勇氣向梅麗求婚，梅麗也答應了。
原來，當斯茂發現快被警察追上的時候，他已經將寶物分散拋在了大約5英裏長的泰晤士河中。
斯茂給福爾摩斯等人講述了自己的故事：
他曾是英軍駐印度部隊的士兵，由於壹系列的變故，最後在“大叛亂”時期來到了阿格拉的壹座城堡。他和三個錫克戰士殺死壹位土王的仆人，並盜取了他帶來的寶物。
舒爾托和摩斯坦當時是駐監獄的軍官。斯茂與他們兩人達成協議，如果能幫助斯茂等四人逃脫，將告訴他們藏寶物的地點。但是舒爾托欺騙了斯茂、摩斯坦和其他人，他拿到寶物後就立即返回了英國。
斯茂的工作是幫助監獄的醫生幹活，所以他也學會了壹些醫學知識。有壹次，他發現壹個叫童格的土人因重病而瀕臨死亡，在他精心照顧之下童格慢慢地恢復了健康。就這樣，他們成了莫逆之交。童格有壹艘船，斯茂利用它從監獄逃脫。斯茂和童格用了好幾年才返回倫敦。由於舒爾托少校雇人嚴密防衛，斯茂壹直到他去世也沒有機會接近。
“四簽名”的故事結束了，我們偉大的主人公的生活還在繼續：華生很快就要與梅麗幸福地結婚，福爾摩斯由於無案可破又沈溺於可卡因的瓶子……