Raymond Deblain, célibataire invétéré, épouse la belle Rhéa au cours d'un voyage d'affaires en Amérique. Elle est la fille d'Elias Panton, un riche industriel de Philadelphie.À son retour en France, il la présente à son ami et voisin, le docteur Plemen, éminent médecin de la ville de Vermel.Rhéa, quant à elle, s'intègre rapidement dans la société provinciale suscitant admiration et jalousie. Peu de temps après, sa sœur Jenny, mariée à son tour, vient les rejoindre. Le couple Deblain vit heureux, mais un jour, Raymond est trouvé mort dans son lit.Après examen du corps, le docteur Plemen conclut à un assassinat par empoisonnement.Le Cas du Docteur Plemen est le troisième et dernier volet de Mémoires d’un détective.