本书在结构上采用“大故事套小故事”的形式。主线故事中，小主人公被一个戴面具的神秘人绑架，囚禁在一个环境极差的隐秘之地。身处绝境的兄妹俩没有放弃希望，凭借丰富的化学知识，发现了面具怪人的弱点。他们为面具怪人讲述了一个个化学故事，利用化学原理暗中制造混乱，为逃跑争取时间。他们经历了一系列惊险的智斗与冒险，最终齐心协力逃出牢笼，重获自由。支线讲述了一个个独立的化学故事。