《爱的大追踪》讲述了音乐学家霍华德与未婚妻尤尼丝一同来到旧金山，争取拉雷比基金会颁发的2万美元奖学金。霍华德随身带着一只花格皮箱，里面装有他收集的火城岩石标本，这是证明音乐起源的重要证据。两人入住布里斯托尔旅馆后，才发现同一层还有三位客人也各自携带着一模一样的皮箱。
其中，霍斯金斯太太的箱子里装满贵重珠宝，旅馆接待员弗里兹因此起了歹意，并与私家侦探哈里合谋伺机下手。史密斯先生的皮箱中藏着政府秘密文件，间谍琼斯也在费尽心机地设法夺取。第三位客人米迪则是霍华德的追求者，她一路追随心上人来到这里，箱子里装的却是各种内衣。围绕这四只外观相同、用途各异的皮箱，怀着不同目的来到旅馆的人纷纷施展手段，误会与争夺接连不断，闹出了一连串令人啼笑皆非的混乱。
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