На следующее утро в офисе Хендерсона его ассистент Керол Ричман (Элла Рейнс) узнает из газет о том, что ее босс подозревается в убийстве собственной жены. Она пытается дозвониться ему домой, но телефон не отвечает. Керол пытается вести дела, но думает о Скотте. Тем временем полиция вместе со Скоттом отправляется проверять его алиби. Однако названные Скоттом свидетели — бармен и таксист, который подвозил их в театр — утверждают, что Скотт был один, и не видели никакой леди вместе с ним. Солистка шоу отказывается признать, что обратила внимание в зале на даму и утверждает, что ничего не знает ни про какую шляпу.

Алиби Хендерсона разваливается, его дело передают в суд. Присяжные выносят вердикт — виновен. Керол приходит к Скотту в тюрьму и спрашивает, как ему помочь. Скотт отвечает, что для подачи апелляции и проведения повторного расследования нужно нанимать адвоката, но у него больше нет денег. А их друзей ему мог бы помочь только Марлоу, но тот находится в Южной Америке. Скотт считает, что дальнейшая борьба бесполезна, если не удастся найти таинственную леди в шляпке, которая будет его алиби.

Керол решает начать собственное расследование. Она идет в бар «У Ансельмо» и в течение трех дней внимательно следит за барменом, а после работы сопровождает его до дома. В определенный момент своим поведением Керол доводит бармена до того, что он уже собирается столкнуть его под колеса проходящего поезда метро, но в последний момент его пугает случайная свидетельница. В конце концов, нервы бармена не выдерживают, и он сам заговаривает с Керол, сознаваясь, что его подкупили и заставили молчать о таинственной леди. Бармен не успевает сообщить никаких подробностей, так как кто-то хватает его за руки и толкает под колеса проезжающего автомобиля.

В удрученном состоянии, что был потерян столь важный свидетель для оправдания Скотта, Керол возвращается домой, где ее ожидает инспектор Берджес. Он говорит, что несмотря на решение суда, у него есть сомнение в справедливости приговора и в том, что Скотт вообще убил свою жены, о чем, как ни странно, свидетельствует его искренность и нелепость в показаниях, когда он указал на трех человек, каждый из которых отказался подтвердить его слова о таинственной леди. Берджес готов помочь Керол в расследовании дела как частное лицо.

Керол привлекательно одевается и идет в театр, садится на то же место, где сидела таинственная леди, и начинает заигрывать с барабанщиком. После концерта они идут в джаз-клуб, где Клифф играет страстную подпольную музыку, они выпивают, целуются, идут домой. Расслабившись, Клифф сознается, что некий мужчина заплатил ему 500 долларов за то, чтобы он никому не рассказывал о леди в шляпке. Клифф догадывается, что она просто пришла за информацией, между ними начинается борьба, гаснет свет и Керол удается убежать. Из магазина напротив она звонит Берджесу. Тем временем в квартиру Клиффа проникает мужчина с шарфом и душит его. Керол и Берджес застают уже мертвого Клиффа, который не сможет стать свидетелем.

Керол приходит к Хендерсону в тюрьму. Апелляция отклонена, и через две с половиной недели его ожидает смертная казнь. Становится понятно, что Керол влюблена в босса, верит в его невиновность и будет бороться за него до конца. В этот момент к Хендерсону приходит и Джек Марлоу, который, как зритель уже знает, убил Клиффа. Он обсуждает с ней личность возможного убийцы, пытаясь его оправдать, и говорит, что боится за Керол, просит ее быть осторожней.