L'inspecteur Ichabod prône pour des enquêtes « scientifiques ». Cela ne plaît pas beaucoup à ses supérieurs qui, pour lui « donner une chance », l'envoient enquêter sur trois meurtres à Sleepy Hollow, un village à deux jours de New York. Sur place, les villageois sont convaincus que le coupable est un chevalier sans tête. Le réalisme d'Ichabod est mis à rude épreuve.