«خواهر کوچیکه» ماجرایی است که برای یک کارآگاه خصوصی به نام «فلیپ مارلو» روی داده است. دختر جوانی به نام «اورفمی کوشت» به دفتر کار مارلو در لوس آنجلس مراجعه می­کند و از او می­خواهد برادرش، «اروین» را که مدتی پیش برای کار به کالیفرنیا آمده پیدا کند. اروین چند هفته قبل پانسیون محل زندگی­اش را ترک کرده و از محل کارش اخراج شده است. کارآگاه در پی کشف این معما با حوادث و ماجراهایی روبه رو می­شود که داستان بر اساس آن شکل گرفته است.