Arianna de Bellis on saanut tyttären Bartolomeon kanssa ja muuttanut Milanoon, missä hän työskentelee tutkijana yliopiston oikeuspsykologian laitoksella. Milanossa löytyy murhattuina kaksi opiskelijaa nukke kädessään. Samankaltaisesta murhasarjasta tuomittiin neljä vuotta aiemmin pappi, mikä loi raskaan varjon katolisen kirkon ylle. Ariannan pappisveli Ares ryhtyy nyt Vatikaanin pyynnöstä selvittämään, onko marionettimurhaajaksi nimetty pappi sittenkin syytön. Arianna puolestaan etsii epätoivoisena Milanon kaduilta psykiatrisesta hoidosta karannutta vankia, joka väittää pakenevansa salaperäistä Nukkemestaria. Mutta kuka todella pitelee lankoja käsissään ja hakee öisillä kaduilla seuraavaa uhriaan?

Milanon nukkemestari on aistikkaan Arianna de Bellis -sarjan viides osa. Näyttämönä on liikemiesten ja taiteilijoiden loistelias Milano, jonka kanaalien ylle tiivistyvä sankka sumu kietoo syliinsä niin kaupungin eliitin, kujien kodittomat kuin muualta muuttaneet onnenetsijät.