Quelque temps après leurs aventures à Ambrosia, le professeur Layton reçoit une lettre de son amie d'enfance Marissa Dumont qui lui demande de venir la voir à Dorémont, la cité des prodiges. En effet un étrange homme surnommé le Maître du masque, portant sur le visage l'inquiétant Masque du chaos, sévit en ces lieux : capable de voler, de matérialiser les personnages de tableaux, de brûler des gens, de les pétrifier ou encore de les faire disparaître dans les airs, l'individu a de quoi susciter les craintes des habitants.
Se rendant sur place avec Luke Triton et Emmy Altava, le professeur mène l'enquête. Une enquête qui va bien vite le replonger dans les souvenirs de jeunesse, à l'époque où il allait au lycée en compagnie de Marissa mais aussi d'un de ses amis, Randall Ascott, un passionné d'archéologie. C'est Randall qui était parvenu à intéresser le jeune et chevelu Hershel Layton à cette activité. Mais un tragique évènement a séparé Layton et Randall : lors de leur exploration des ruines d'Akavadon, Randall a disparu au fond d'un gouffre.