Un garçon de 10 ans, sa sœur Luce, 9 ans, et leur cousin Frédéric, 13 ans, passent leurs vacances dans une vieille maison entourée d'un grand parc sauvage : Cantemerle.
De toutes les aventures où l'infatigable trio s'embarque (assèchement d'un lavoir, descente dans un puits, braconnage nocturne, etc.), l'une des plus passionnantes est l'enquête sur les frères Broca, propriétaires du château de Malengin. Qui sont ces deux personnages mystérieux, installés dans le pays depuis peu, et que leurs propres ouvriers ne voient jamais le jour? Que contiennent les camions qui, chaque nuit, réveillent Marie-Rose, la petite vachère amie de nos héros, dans la cour du château?
Frédéric Luce et son frère ne reculeront devant aucune audace pour perçer à jours, au cours de péripéties palpitantes, le «mystère de Malengin».