Tâm điểm câu chuyện là vụ mất tích bức tranh Thiếu phụ viết của Jan Vermeer. Trong các danh gia của mỹ thuật thế giới, Vermeer thuộc vào hàng những nhân vật bí ẩn nhất. Ông có 11 người con và bỏ lại trên vai chúng một khoản nợ tài chính chất chồng khi chết đi. Không ai rõ ông sống ra sao, thu nhập từ nguồn nào, số phận gia đình ông đến nay vẫn là một điểm mù lịch sử. Là thiên tài hội họa nhưng Vermeer sáng tác rất hạn chế, nội dung phần lớn chỉ tập trung vào sinh hoạt của vài ba người trên nền cảnh của một căn nhà duy nhất. Một góc cửa sổ, một hướng ánh sáng tái xuất nhiều lần trong những bức tranh tỏ ra là nguồn cảm hứng sáng tạo vô tận của Vermeer. Tỷ lệ nghịch với tính đơn điệu về đề tài là sự phong phú và sâu sắc về thể hiện, khơi gợi kha khá tin đồn đoán cũng như ý tưởng cho nhiều tác phẩm thuộc thể loại khác. Năm thế kỷ sau thời đại Vermeer, bức tranh Thiếu nữ đeo hoa tai ngọc trai của ông trở thành cảm hứng cho tiểu thuyết lãng mạn cùng tên của Tracy Chavelier và sau đó là bộ phim cùng tên của Peter Webber. Lượng tác phẩm được xác định đích thực là của Vermeer rơi vào quãng 34 bức, nhưng số tác phẩm của môn đệ hay những người cùng trường phái bị gán cho là của ông lại gấp đôi số ấy.

Trong Kỳ án giấc mơ, Balliet đặt ra nhu cầu thẩm định lại nguồn gốc thực sự của những bức tranh mạo nhận nọ. Một đêm trăng vàng ở Chicago, có ba lá thư nặc danh cùng nội dung gửi đến cho ba người riêng rẽ (một ông già, một bà già và một cô gái trẻ), yêu cầu họ tham gia vạch trần sự ăn theo giả dối này. Chẳng bao lâu sau mấy lá thư, bức tranh Thiếu phụ viết biến mất trên đường vận chuyển, kẻ đánh cắp nhắn tin đến các báo lớn, đe dọa rằng nếu các bảo tàng và các nhà sưu tập không cải chính những tác phẩm mạo danh Vermeer, hắn ta sẽ hủy hoại Thiếu phụ viết. Từ đây, một làn sóng nghiên cứu và bình phẩm nghệ thuật xô mạnh đến tất cả ngóc ngách thế giới, từ người công nhân bình thường đến bậc học giả đều nhận thấy hóa ra mình thừa khả năng cảm thụ cái hay cái đẹp của một tác phẩm và có trách nhiệm phân biệt tính chân giả của chúng.

Trong lúc dư luận say sưa với hoạt động mới mẻ ấy thì Cục Điều tra Liên bang dồn sức truy lùng bức họa bị đánh cắp, nhưng hy vọng tìm được ngày một mong manh. Cách đó không xa, có hai đứa trẻ đang lặng lẽ sống đời học trò, vì một sự kiện tình cờ mà bị cuốn vào hành trình giải cứu Thiếu phụ viết, dấn thân vào những trải nghiệm mới mẻ và cuối cùng trở thành bạn chí cốt của nhau.

Nhân vật trong Kỳ án giấc mơ là một tập hợp những chân dung lập dị. Đặc điểm của họ là sự cô đơn và tách biệt hầu như vô lý giữa một cộng đồng hòa thuận đông đúc. Họ đi vơ vẩn trong cõi thế mênh mang nào đó của tâm hồn, của suy tưởng và của những giao cảm xuyên thời gian, mặc cho dòng chảy thực tế cứ cuồn cuộn bên mình. Petra hay đắm chìm vào những câu hỏi không lời đáp, chẳng hạn vì sao màu vàng lại vui tươi, tại sao một số từ nghe có vẻ tinh tế tao nhã hơn những từ khác, điều gì khiến những từ như “hành tây” hay “trà túi lọc” thật đơn điệu còn “băng” hay “tuyệt trần” nghe lại văn vẻ? Calder thì thường xuyên hiện thực hóa lời giải cho những băn khoăn bằng cách rút ngẫu nhiên các miếng pentomino.

Pentomino là một bộ dụng cụ toán học gồm 12 miếng. Mỗi miếng được ghép bằng năm hình vuông có ít nhất một cạnh chung. Xưa nay các nhà toán học trên thế giới thường sử dụng pentomino để khám phá những ý tưởng về hình học và các con số, trẻ em thì dùng chúng chơi xếp hình lego. Nhưng chắc chỉ mình Balliet nhìn thấy ở nó khả năng mật mã hóa các thông điệp văn bản, khả năng tiên liệu sự việc cũng như lắp ghép đáp án cho một câu đố. Trong Kỳ án giấc mơ, toàn bộ tin nhắn và thư từ giữa Calder với bạn thân Tommy đều được mã hóa theo pentomino, rồi cũng chính pentomino lại giúp cậu chắp nối một cách tài tình các bí ẩn xoay quanh vụ đánh cắp Thiếu phụ viết, đặc biệt là loại bí ẩn nấp sau những sự kiện nhìn bề ngoài hoàn toàn độc lập với nhau, ví dụ: cơn mưa ếch ở Anh hồi đầu thế kỷ XX và sự mất tích của một cậu bé bình thường người Mỹ vào đầu thế kỷ XXI, ngày Jan Vermeer từ trần và ngày Petra - Calder ra đời, sôcôla M&M màu xanh lam và sự thăng hoa trong suy luận…

Chuyến phiêu lưu này diễn ra trên nền lá thu vàng của Chicago, thể hiện bằng một giọng văn súc tích thông minh, mang trong mình siêu liên kết đến nhiều nội dung vô cùng phong phú, về văn học thì có trích dẫn những lá thư nổi tiếng của Fidel Castro, Albert Einstein, Graham Bell dành cho trẻ em; về lịch sử thì đặt ẩn ý trong từng tên người, từng tình tiết: ví dụ Petra nguyên là tên một thành cổ đã tuyệt tích ở Jordan, về toán học thì triển khai những ứng dụng mới trên bộ pentomino…

Bên cạnh đó, Kỳ án giấc mơ còn mang ý nghĩa giáo dục rất lớn khi tình cờ trở thành sách tham khảo ngoại khóa cho học sinh tiểu học và trung học cơ sở ở Mỹ. Theo thống kê tại trang chủ của tác giả, có tới hơn 100 trò chơi liên quan đến tình tiết, tên riêng và hình vẽ của cuốn sách này, chia làm bốn nhóm chính là: thư mật mã, giải ô chữ pentomino, theo dấu lịch sử và nhìn tranh đoán manh mối.