Emma Bergkvist bor med syster Josefin, mamma Carola, pappa Pierre och barnflickan Åsa i en villa utamför Stockholm. Pappa är forskare på svensk Energiprovning och har hittat en lösning på världens energiproblem. Han har lyckats utvinna energi ur rent vatten.
Det är natt och en inkräktare har tagit sig in i huset och ficklampans sken lyser på de sovande barnen. Emma vaknar och och ropar på sin mamma som kommer och försöker trösta henne från de mardrömmar hon har. Emma hävdar att det inte är mardrömmar utan att det är tjuvar i huset.
Oljekonglomeratet OTEC stämmer Svensk Energiforskning eftersom uppfinningen kan betyda miljardförluster för dem. Svensk Energiforskning tänker, efter påtryckningen ,sälja uppfinningen till OTEC, men det vägrar pappa Pierre att gå med på. Han hävdar att han forskat på sin fritid. Han har gömt ritningarna hemma i villan i väntan på att patentet ska godkännas och hans uppfinning därmed skyddas.
OTEC har lejt den skumma H Inhåle att på ohederliga vägar komma över uppfinningen och familjens Bergkvists hus och alla rum kameraövervakas i hemlighet av OTEC. När ritningarna ändå inte hittas luras Pierre Bergkvist att, tillsammans med sin fru, åka till Thailand för att hålla föredrag på en internationell energikonferens. När huset är tomt tänker skurkarna tömma huset på alla möbler, scanna av dem och därmed hitta ritningarna. Emma och Josefin ska tillsammans med barnflickan Åsa stanna hemma. Skurkarna ser inte barnen som något hot.
Innan föräldrarnas resa firas Emmas födelsedag. Bilgalna morfar, som lärt barnen köra bil, finns med liksom mormor och bästisen Hanna. Emma önskar sig ¿stora detektivlådan¿, men får en bil och blir lite besviken. Under kalaset dyker hantverkare upp för att reparera en skada i huset. De lovar att vara klara tills torsdag.
Mamma Carola skriver adresslappar till resväskorna och förklarar för Emma varför man gör det. En lapp blir lite misslyckad så den hamnar i soptunnan. När föräldrarna reser får Emma äntligen "Stora detektivlådan", innehållande bl a polisradio och walkie talkies.
När barnen leker detektiver i trädgården får de syn på en mystisk skåpbil som står i närheten av huset. Två män står utanför bilen och pratar. Bildörrarna är öppna och flickorna kan se mängder av monitorer, som var och en visar olika delar av deras hem, i bilen. Gömda under bilen hör de männen prata om att de ska in i huset och hämta möblerna på fredag när hantverkarna är klara. Samtidigt diskuterar de mord och de är överens om att det är något extra ruggigt att döda barn.
Flickorna springer hem och berättar om vad de sett och hört för Åsa. Hon reagerar inte som de tänkt, utan låser in dem i en skrubb. Åsa är i maskopi med skurkarna och anropar sin uppdragsgivare som ger order om en "slutgiltig lösning".
Samtidigt inser Emma att hon har sin walkie talkie med sig och att kompisen Hanna har den andra. Hon anropar Hanna som just gått och lagt sig. Hanna tar sig i hemlighet till husets utsida där hon hittar ett fönster till skrubben där kamraterna är inlåsta. Samtidigt kommer Åsas manliga kumpaner till huset. De gör klart för Åsa att man inte med livet i behåll kan lämna Organisationen. När de öppnar dörren till skrubben är den tom. De börjar leta efter barnen.
Barnen går hem till Hanna för att berätta för Hannas föräldrar, men ser att Åsa hunnit före. Då bestämmer sig Emma och Josefin för att åka efter sina föräldrar till Thailand. De tömmer Hannas spargris och hittar den bortkastade adresslappen i soptunnan. De hör hur skurkarna får order om att åka till flygplatsen och gömmer sig i en av männens bilar. Åsa har fått order om att ge polisen en bild av barnen för att kunna efterlysa dem.
Framme vid flygplatsen hittar de en hundtransport som ska gå till Thailand och de kryper in i hundens trälåda. När planet lyft smyger de sig ut ur hundlådan och tar sig in i passagerarkabinen.
Framme I Thailand får de problem i tullen och på ett fax ser de bilder på sig själva under rubriken "Missing children". De smiter iväg och inser att de visserligen är i Thailand men långt från den plats där deras föräldrar befinner sig. Förföljarna närmar sig och de smiter in i en taxi som skjutsar dem en bit på vägen.
De står villrådiga ute på den thailändska landsbygden och Emma går för att klappa en elefant. Josefin vill växla pengarna som finns i spargrisen. Hon blir lurad på pengarna av en svensk familj och hon sätter sig ned och gråter. Då kommer Emma ridande på elefanten, Josefin hoppar upp och färden kan gå vidare. Vid ett tempel stannar elefantföraren och hans son, för att välsigna en gummibåt som sonen fått. Emma och Josefin är fortfarande förföljda och vid en flodbädd dyker förföljarna upp. De får båten av pojken och hinner undan. Hela dagen åker de på floden och framåt kvällen somnar de trötta på en havsstrand. Omedvetna om tidvattnet sover Josefin i båten och när Emma vaknar är båten borta. En fiskare räddar Josefin och barnen förs till en strand som deras föräldrar litet tidigare besökt.
Föräldrarna checkar ut från sitt hotell för att åka till flygplatsen, ovetande om att deras barn befinner sig alldeles i närheten. Samtidigt får barnen skjuts till samma flygplats. De ser sina föräldrar stiga ombord på ett plan samtidigt som de själva blir infångade. När flygplatspersonalen får klart för sig att barnens föräldrar finns på planet blir de uppmanade att stiga av och familjen återförenas. Barnen berättar och föräldrarna tror dem. De återvänder till Sverige så fort som möjligt, men pappa fastnar i tullen. Flickorna smiter iväg och ser den svenska familj, som stulit deras spargrispengar stiga ur en bil. Flickorna hoppar in i den och kör hem.
Organisationen har under tiden tömt deras hus, så när som på möblerna i Emma och Josefins rum. Skurkarna som gjort misstaget beordras tillbaka och när de återvänder är flickorna i huset, gömda under en säng. Just som bovarna ska lyfta ut sängen hörs ett meddelnade på Emmas polisradio, den som fanns i Stora deckarlådan: "Ni är omringade, kom ut med händerna över huvudet". Bovarna blir förvirrade, men trots det blir Hanna och Emma tillfångatagna. Josefin smiter och lyckas samtidigt låsa in en av bovarna i skåpbilen utanför.
Storskurken H Inhåle dyker till slut upp och hotar barnen med pistol, men i samma ögonblick kommer Åsa. Hon säger att hon varit dum som gått på alla hans amsagor om kändisliv och lyx. Hon ångrar sig.
När barnens föräldrar äntligen kommer hem är allt över. Ritningarna finns bakom dåligt uppsatta tapeter. I tv-nyheterna berättas om barnens modiga ingripande som räddat den fantastiska uppfinningen åt världens folk.
