化学と鉱物学をこよなく愛する錬丹術士の家系の末娘・沈明鈴（しん・めいりん）は、政略結婚を拒んだことで実家から厄介払いされ、後宮の下級女官に追放されてしまう。しかし、彼女にとって後宮は悲劇の場所ではなく、未知の素材と毒に満ちた「実験パラダイス」だった。 配属初日、明鈴は女官の不審死事件に遭遇する。周囲が病死と判断する中、彼女は即席の炎色反応実験を用いて「タリウム系鉱毒」による毒殺であることを立証。この見事な推理が冷徹な若き宦官長・裴玄冥（はい・げんめい）の目に留まり、明鈴は非公式の顧問として、後宮で起きる数々の難事件を「化学」と「論理」の力で解決していくことになる。 やがて点と点の事件は繋がり、不老不死の霊薬「玄丹（げんたん）」を巡る巨大な陰謀が浮かび上がる。しかもその黒幕は、明鈴を追放した実父であった。玄丹の正体が人を狂死させる水銀化合物（劇物）であることを科学的に証明した明鈴は、自身の知識を総動員して父の野望を打ち砕く。事件解決後、その功績を認められた彼女は皇帝直々の命により新設された「宮廷格物院」の初代長官に任命され、国に初めて「化学」という学問を認めさせるのだった。