Mickey, agent secret du F.B.I., a été assassiné à Casablanca. Dépêché par l'Agence, le redoutable Lemmy Caution mène l'enquête. Il fait bientôt la connaissance de la soeur de Mickey, la chanteuse de cabaret Carlotta de La Rue. Surnommée la "Môme Vert-de-Gris", la belle est la petite amie de Rudy Saltierra, que Caution soupçonne d'être le commanditaire de l'assassinat de Mickey.
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