시카고 대학교 부설 학교 6학년인 페트라와 칼더에게 이해할 수 없는 일들이 연달아 일어난 후, 수상한 사건들이 터지기 시작한다. 전혀 관계가 없어 보이는 사건들이 보이지 않는 고리고 연결되고, 천문학적 가치를 지닌 요하네스 베르메르의 그림 '편지 쓰는 여인'이 미술관에서 사라진다.
영문도 모른 채 국제적인 미술품 도난 사건에 휘말리게 된 페트라와 칼더는 부모님도, 이웃도, 선생님도 믿을 수 없는 상황에 처한다. 두 아이는 자신의 직관력, 펜토미노 퍼즐, 천재 화가 베르메르에 관한 지식을 총동원하여 FBI도 해결하지 못한 희대의 범죄를 해결한다.
 '추리소설의 형식을 빌린 미술 교양서'라고 할 수 있을 만큼, 네덜란드의 화가 요하네스 베르메르에 대한 철저한 조사를 바탕으로 쓰여졌다.

지은이의 말
 펜토미노와 이 책에 대하여
 그림 속에 숨겨진 암호를 풀어라!
1 세 통의 편지
2 편지는 죽었다
3 미술관에서 사라지다
4 피카소의 거짓말
5 벌레,뱀, 그리고 총알고둥들
6 지리학의 상자
7 벽에 걸린 남자
8 할로윈의 놀라움
9 파란색 초코볼
10 퍼즐의 비밀
11 악몽
12 오후4시의 초대
13 전문가들은 진실을 밝혀라!
14 번쩍이는 불빛
15 살인 사건과 코코아
16 어둠 속의 아침