レイトンシリーズの続編にあたり、レイトン教授の娘であるカトリーエイル・レイトン（カトリー）を主人公に据える。発表当初のタイトルは『レディレイトン 大富豪アリアドネの陰謀』（レディレイトン だいふごうアリアドネのいんぼう）だった。ナゾ監修として、前作まで担当していた多湖輝が2016年に死去した事に伴い、本作では多胡が生前に推薦した岩波邦明が新たに参加している。

これまでのシリーズ同様、ストーリーを進めながら合間の「ナゾ」を解いていくスタイルが本作品でも踏襲されているが、おもに壮大な旅や冒険を舞台とした『レイトン教授』シリーズに対し、本作品ではロンドンの街中や日常で起こる事件を中心に、コミカルかつテンポの早いストーリー展開を特徴としている。またスタイリストのSHOHEI KASHIMAが作中の衣装デザインを担当し、カトリーに様々な衣装を着せることができる。

2018年4月より、テレビシリーズ『レイトン ミステリー探偵社 〜カトリーのナゾトキファイル〜』の放送が開始され、これと前後して少女漫画連載やゲームと連動したチャーム玩具などを発売、謎解きイベントの開催など、各種メディアミックスが展開された。

『どんなナゾでも全て解明。カトリーのレイトン探偵社』

行方不明になった父、エルシャール・レイトンを探す目的で「レイトン探偵社」を設立したカトリー。「どんなナゾも全て解明。」というモットーを聞きつけ、やって来た最初の依頼人は喋る犬だった。

全12話の短編から成り立つオムニバス形式。

担当声優は、ゲーム / テレビシリーズの順に表記。1名のみの場合は特記のない限りゲームを表す。

前述の通り、『DX+』ではゲームの声優とテレビシリーズの声優の両方のボイスが収録されており、自由に切り替えることができる。

主要人物

カトリーエイル・レイトン

声 - 有村架純 / 花澤香菜
本作品の主人公。エルシャール・レイトンの娘。21歳。愛称は「カトリー」。活発な性格だが、父であるエルシャール・レイトンから礼儀正しい英国淑女としての教育を受け、一応お淑やかにする努力はしている。行方不明になった父を探すためにレイトン探偵社を立ち上げるが、調査はなかなか進まない。興味本意でしか動かず、勘とひらめきで強引な推理をするが、なぜか的中する。食べることに目がなく、調査中に飲食店に立ち寄ることも少なくない。
テレビシリーズでは依頼を引き受ける時に、回転してからカメラ目線で承諾する・謎が解けると「全ての謎は解明されました。」と言いつつ謎を様々なお菓子の味わいに例える・推理を披露する際「それでは説明しましょう!」と叫びながら3アングルを使ってポーズを決める、など要所で芝居がかった振る舞いをする。決め台詞は「現実はいつも稀有なものなのです」。
ゲームエンディング後及び、テレビシリーズで明かされた真実。それはレイトンとは血の繋がりがないということ。
彼女の真の生い立ちは、21年前に考古学者のカミラ・エイザーンという女性は、ロンドンに向かおうとしていた船内で産気づき、嵐で沈没寸前の船から避難する乗客・船員に見放されてしまう。唯一それを良しとしなかったのが、成長し、帰省のため偶然同じ船に乗り合わせていたルークとその家族であった。
船の中に残った彼の助力によって赤ん坊は無事に産まれる。しかしカミラ自身は体力を使い果たし、最後まで助けようとしたトライトン家に我が子を託して船と運命を共にした。今わの際の言伝によって赤ん坊はレイトンの元へと連れていかれ、何時までも赤ん坊ではダメだとして「カトリーエイル」と名付け、身寄りのない彼女を養子として引き取ったのである。

シャーロ

声 - 役所広司 / 小杉十郎太
カトリーの助手である犬。レイトン探偵社のツッコミ役。カトリー、ノアとだけ会話することができる（他の人間は犬が鳴いているようにしか聞こえない）。最初の依頼主で、過去の記憶を無くしており自分が何者なのかを依頼する。記憶喪失のためカトリーから名前を与えられる。由来は「シャーロック・ホームズ」から。
テレビシリーズ第49話にて、ルーク・トライトンとも会話する場面がある。

ノア・モントール

声 - 坂口健太郎 / 池田恭祐
カトリーの助手。19歳。動物好きな心優しい性格の青年で、カトリーに憧れている。とある事件で濡れ衣を着せられるが、カトリーの推理に救われ、それをきっかけに彼女の押しかけ助手になる。グレッセンヘラーカレッジに入学したばかりの学生でもある。
テレビシリーズ第48話にて“ノア・モントール”は偽名である事、彼の驚くべき正体が明らかになる。

ダージリン・アスポワロ

声 - 井上肇 / 多田野曜平、黒澤剛史（回想）
スコットランドヤードの熱血漢な警部。少々抜けているところがあるが人一倍正義感があり、市民からも信頼されている。事件解決のために度々レイトン探偵社を訪れる。愛妻家で、妻のリリアには頭が上がらない。

ジェラルディン・ロイヤー

声 - 黒木メイサ / 山村響
カトリーのライバル。スコットランドヤードが誇る天才事件分析官。辛辣で冷徹な性格。プロファイリングで犯人像を特定するのを得意とし、カトリーの推理を快く思っていない。一方で幽霊などオカルトの類が苦手。

7人の富豪

スコーラ・ガルフレッツアー

声 - 田中晶子 / 同左
「7人の富豪」のリーダー的存在。外見は肥満体の中年女性。少し嫌味な部分があるが根は善良で、ペットのペトリーを溺愛している。多国籍企業を経営し、ロンドンに大きな影響力を持つ。家出したペトリーの捜索をレイトン探偵社に依頼する。元々はレイトン教授を呼んだつもりだったらしく、最初はカトリーをイマイチ信用しなかったが、無事発見して彼女からペトリーが逃げた理由を鋭く指摘されて反省する。これを切っ掛けに夫人は「7人の富豪」にカトリーを紹介してレイトン探偵社には彼等からの依頼が舞い込むようになる。
テレビシリーズでは夫・アーノルド（声 - 近藤浩徳）が登場している。

リドリー・フレメンス

声 - 長尾明希 / 同左、春名風花（幼少期）
ロンドンの若き女性市長。父亡き後に家を継ぐ。クールに振る舞うが、実は大のお祭り好き。テムズ川で行われる「リバーサイドフェスティバル」を盛り上げようと計画している。
テレビシリーズでは秘書でもある妹・ドーラ（声 - 中原麻衣）、その娘で姪・マロン（声 - 原紗友里）、また回想に父（声 - 高橋伸也）、母（声 - 寺依沙織）が登場している。原作では「フレメンス市長」、テレビシリーズでは主に「リドリー市長」とも呼ばれている。

クラーク・ゴスペック

声 - 杉野田ぬき / 同左
ラビットスター劇場の経営者。65歳。映画館など数多くの娯楽施設を持つ。社交的な性格で面白い事が大好き。
テレビシリーズではゴスペック商会の社長やゴスペックグループの会長ともなっており、愛犬家の設定が加えられている。また妻・ヘレン（声 - 小林さやか）、娘・アリー（声 - 戸松遥）が登場している。

アンドレア・クイント

声 - 末柄里恵 / 同左
由緒ある旧家であるクイント家の当主。20歳。両親を飛行機事故で亡くし、18歳の若さで莫大な財産を継いだ。元々おとなしい性格だったが両親の死を境に家にこもってしまう。屋敷で起こる怪奇現象に悩まされ、カトリーに調査を依頼する。
テレビシリーズでは回想に父・ポール（声 - 三瓶雄樹）、母・ペス（声 - 有賀由樹子）が登場している。

ザック・ライエル

声 - 乃村健次 / 同左
ロングローラー銀行を傘下に持つロングローラーグループの会長。55歳。顔が怖いが根は善良。金融以外にも金庫製造など幅広い事業を手掛ける。ロングローラー銀行の最新型金庫「ハイレーン」から突如1億ポンドが消えてしまい、レイトン探偵社に調査を依頼する。

マーク・スカーロイド

声 - 川中子雅人 / 同左
ロンドンの新聞社「ロンドンタイムズ」のオーナー。43歳。眼鏡にちょび髭に丸顔で、スリムな体をした人物。冷淡な性格な為に常に真剣な顔でいる。ラットマン調査に乗り気でない模様。
テレビシリーズでは妻・エレン（声 - 木村涼香）が登場している。

ヘンリー・エイザーランド

声 - 後藤哲夫 / 同左（第28話）、佐々木睦（第47話・第48話）
ロンドンの造船業を独占する巨大造船会社「オクトーバー」の経営者。66歳。穏やかな性格だが冒険好きな一面がある。引退後はトレジャーハンターになるのが夢。

その他の人物

マルク・ヤンチャッタ

声 - 後藤ヒロキ / 同左
ビッグベンの大時計の整備士。レジーの双子の兄。27歳。口癖は「〜ちゃった」。弟と瓜二つの容姿。手先が器用で時計以外にも像などの修理を請け負う。

レジー・ヤンチャッタ

声 - 後藤ヒロキ / 同左
ヤンチャッタ菓子店の店長。マルクの双子の弟。兄と同じく口癖は「〜ちゃった」。お菓子作りの腕前は一流で、本物のテディベアそっくりのお菓子を店に飾るほど。日本にも修業をしたことがあるらしい。
テレビシリーズではカトリーの回想にクッパレ・ヤンチャッタ（声 - 後藤ヒロキ）が登場している。また、カトリーは幼い頃からこの店に来ていた。

ハリー・ギルモント

声 - なし / 塾一久、濱野大輝（青年）、れいみ（幼少期）
話題の映画監督。昔はカルト映画ばかり制作していたが、最近はヒット作を連発している。新作映画「愛のサブマリンアタック」のプレミアム試写会中にラストのキスシーンが盗まれてしまう。

ハーパー・チャンプル

声 - なし / 天田益男、野川雅史（青年）
映画の編集技師。職人気質な頑固な性格。ギルモント監督とは長い付き合いで、最近では映画の方向性について言い争うことも。

アモン・トレッド

声 - なし / 吉田健司
ラビットスター劇場の映写技師。映写機に名前をつけるほどの機械マニア。ペットの九官鳥のプリスケ（声 - 田中真弓、テレビシリーズ）を可愛がる。

ポルター

声 - なし / チョー
クイント家に長年仕える執事。アンドレアに代わり家のことを取り仕切る。不気味な風貌のせいで亡霊と間違われやすい。

エニーシャ・マイヤー

声 - 日野由利加 / 同左
ロングローラー銀行の総支配人。完璧主義な部分があり、融通が効かない。

ロイ・コンラッド

声 - 中務貴幸 / 同左
ロンドンタイムズの編集長。お調子者でユニークな性格。スカーロイドとは学生時代からの友人。カトリーの噂を聞きつけ、ラットマンが姿を消した理由を調査してほしいという依頼をする。
テレビシリーズでは「スカーロイドとは昔からの腐れ縁」となっており、またラットマンが姿を消した理由を依頼するのはラットマンファンの少年・レオ（声 - 朝井彩加）に変更されている。

ラットマン

真夜中のロンドンに出没する正体不明のヒーロー。ネズミのコスチュームに身を包み、事件が起こると颯爽と現れて悪人を倒す。しかし3ヶ月前に突然姿を消す。

ウェイン・レイナード

声 - かぬか光明 / 同左
普及型豪華客船「クララ・エドワーズ号」の船長。人望があり、部下からの信頼も厚い。元は超大型豪華客船「グランドエリザベス号」の船長だった。
テレビシリーズでは名前がレイナード・ウェインズ、また回想に妻・リズ（声 - 川上彩）が登場している。

リリア・アスポワロ

声 - 定岡小百合 / 同左、西川舞（回想）
アスポワロ警部の妻。心優しい朗らかな性格で夫の仕事を応援する。「エンヤの休日」という日が誕生日。

ドナルド・アルビーン

声 - 多田野曜平 / 安原義人
グレッセンヘラーカレッジの教授で、植物遺伝学の権威。自分の論文をノアが盗んだと疑う。
テレビシリーズでは娘・ローズ（声 - 前川涼子）が登場している。

ブリトニアス

声 - 三上哲 / 同左
スコットランドヤードの警部。アスポワロ警部とは同期。プライドが高く、強い出世願望を持つ。
テレビシリーズでは名前がノーマン・ブリトニアス、また母・スーザン（声 - 桜木可奈子）が登場している。またテレビシリーズではレリクス編で再登場し、カトリー達に協力している。

富豪王アリアドネ

「7人の富豪」を脅迫し、アーレンダレム城にて大富豪の遺産をかけたナゾトキゲームを仕掛ける謎の人物。「7人の富豪」に深い恨みを持ち、ゲームに負ければ全財産を寄付するという契約書を書かせる。

ファーロン・アーレンダレム

声 - なし / 前田弘喜
かつてロンドンで栄華を極めた大富豪。現在は故人。10年前に「7人の富豪」と因縁があったらしい。

テレビシリーズの登場人物

ルーファス・アルデバラン

声 - 津田健次郎
第34・49・50話に登場。物語開始より遡ること100年前に活躍した、伝説と謳われた天才探偵にして天文学者。第49話にて「アルデバラン」は偽名として使っており本名はフィリップ・ライズリッツである事、さらにその正体と目的が明らかになる。

前シリーズの登場人物

エルシャール・レイトン

声 - 山寺宏一
第10話より登場。

ルーク・トライトン

声 - 斉藤壮馬
第10話より登場。アメリカでメアリナと結婚して既婚者となっている。第20話でカトリーエイルが産まれた時に立ち会っていた事が明らかになった。動物と喋れる能力はまだ残っており、第49話にてシャーロの言葉を正確に理解し会話している。

ローザ・グリムス

声 - 真山亜子
第10話より登場。

メアリナ・トライトン

声 - 瀬戸麻沙美
第10話より登場。ルークの妻。

ドン・ポール

声 - 稲葉実
第10話に登場。レイトンシリーズの第1シリーズからの宿敵で、行方不明になったルークを捜しにたどり着いた大英博物館の館長ドナルド・ザックバーン（声 - 中博史）に変装していたが、拉致される前にルークが館長室に残した手がかりを見たレイトンにすべてを看破され、その場から退却した。

『レイトン ミステリー探偵社 〜カトリーのナゾトキファイル〜』（レイトン ミステリーたんていしゃ カトリーのナゾトキファイル）のタイトルで、2018年4月8日から2019年3月31日までフジテレビ系にて毎週日曜8:30 - 9:00（JST）に全50話が放送された。テレビアニメ化は2017年12月29日に発表。メインキャラクターの担当声優は原作から変更されている。

番組構成は、前半パートが事件発生〜カトリーの推理、ノアが視聴者に呼びかける形での状況整理を挟み、後半パートが解決編となっている。エピソードの大半はアニメオリジナルだが、原作ゲームのエピソードも使われており、その際にはゲーム内のストーリーに内容を一部追加・変更している。また「レイトン教授シリーズ」の舞台や人物がオマージュとして登場する事がある。

通常本編とは別の時間軸にて、レイトン教授と青年ルークをメインに据えた『レイトン教授と秘宝レリクス』のエピソードも断続的に展開された。

物語のラストや次回予告での決め台詞は「現実はいつも稀有（けう）なものなのです」。

フジテレビオンデマンド（FOD）他での動画配信や、アニマックスにて再放送を行なっている。地上波ではゲーム『DX+』発売に合わせ、2021年7月2日からTOKYO MXにて再放送された。

タカラトミーより販売。チャームはNFCを内蔵し、ゲーム（Switch版およびスマートフォン版DXモード）と連動してカトリーの衣装替えやスペシャルコインを入手できる。『レイトン教授と不思議な町EXHD for スマートフォン』にも使用可能。

• SCRAPとコラボしたプロモーション企画として、『レイトン ミステリージャーニー 世界ナゾトキ大冒険』が2017年6月20日から9月21日に実施された。
• バンダイナムコアミューズメント運営の「なぞともCafe」をはじめ各アミューズメント施設などにて、リアル謎解きゲームやゲームブックの販売も行われている。詳細はレイトンシリーズ#体感型ゲームを参照。

『レイトンミステリー探偵社 カトリーのナゾトキ事件簿』のタイトルで『ちゃお』（小学館）2018年5月号から2019年2月号まで連載。作画はおりとかほり。

• おりとかほり/レベルファイブ（原作・監修）、小学館〈ちゃおコミックス〉、全2巻
• 2018年8月1日発売、ISBN 978-4-09-870194-0
• 2019年1月30日発売、ISBN 978-4-09-870324-1

『レイトン ミステリー探偵社 〜カトリーのナゾトキファイル〜』はテレビシリーズのノベライズ。作者は氷川一歩。

• 氷川一歩（著）/日野晃博（原作）/レベルファイブ（原案・監修）、小学館〈小学館ジュニア文庫〉、全4巻
• 2018年6月29日発売、ISBN 978-4-09-231241-8
• 2018年7月27日発売、ISBN 978-4-09-231250-0
• 2018年8月24日発売、ISBN 978-4-09-231258-6
• 2018年9月28日発売、ISBN 978-4-09-231263-0