L'heure des vacances a sonné pour Zoé, Matthéo et Armande Chabons, leur professeure d'histoire : direction le château des Mérignac ! Mais à peine sont-ils arrivés que d'étranges et inquiétants événements surviennent : l'oncle de Zoé, gardien du manoir, se fait agresser, et l'une des toiles de la salle des trésors représentant Hortense de Mérignac, dont le fantôme apparaît les nuits de pleine lune, est volée. Il n'en faut pas plus pour que les deux détectives en herbe, leur enseignante et le fidèle capitaine de police, Théodore Massarelli, commencent à mener l'enquête...