Em um dia quente de verão, ao retornar para casa depois de uma divertida tarde com a vizinhança, Arthur descobre que seu adorável e companheiro cão Pal sumiu. Para resolver o caso, ele chama o extraordinário detetive e melhor amigo Buster Baxter. Com a ajuda de Buster e de sua maleta de truques, Arthur e o resto da turma da cidade de Elwood estão empenhados em seguir as pistas de Pal. Arthur até chega a pensar que não tem sido um grande companheiro para Pal, e levanta a possibilidade dele ter indo embora. Ao lado de seus amigos e de sua família, Arthur tem que correr contra o tempo, para não perder seu amigo para sempre.