1848年的倫敦，人口的快速增長給這座古城帶來了危機。空氣污濁，陰溝裏的垃圾和髒水幾乎已經把倫敦的民宅和街道淹沒了。一種倫敦從未出現過的疾病開始威脅幾十萬人的生命，它就是霍亂。自從黑死病之後，這是倫敦遭遇的最大一次瘟疫。
疾病迅速蔓延，人們惶惶不可終日，可是誰都不知道這種疾病究竟是什麼，也不知道致病原因。疾病橫行之前，倫敦市的衞生系統陷入了癱瘓，整個城市被人類廢棄物所充斥，人們猜測，這一定是疾病蔓延的原因。
整條泰晤士河就像是個垃圾發酵場，到處都是酸臭的黃色液體。橋下翻滾的垃圾蒸騰出的臭氣已經毒害了整個倫敦市。傷寒症、痢疾迅速蔓延，最可怕的還是霍亂。
英國首都下水道委員會的官員們已經焦頭爛額。他們殫精竭慮卻毫無建樹，把時間都用在了鬥嘴、爭論、辭職和重新組閣上，沒有做出任何決定，也沒有采取任何措施。1849年8月，他們出人意料地提拔了一個新人，讓他來解決這個爛攤子，這個新人就是喬瑟夫·巴加吉特。
喬瑟夫的第一項任務就是重新評估倫敦的下水道系統。這幾乎都不能稱為下水道，它只能處理地表的積水，夜裏經常會變成髒水坑和陷阱。此時，倫敦人口已經膨脹了兩倍，這個系統早已經癱瘓。抽水馬桶的發明和普及又讓這一問題雪上加霜，人類的廢棄物衝進了脆弱的排水系統，原本用來排放雨水的水道被堵死。一旦下雨，排水溝就會越積越滿，垃圾就從廚房廁所漾出來，灌滿地下室。
與此同時，霍亂進一步蔓延。許多人甚至認為單單是下水道糞便散出的味道都能把人毒死。所有人此時都開始懷疑，瀰漫在倫敦半空中的濃霧就是疾病的傳播路徑，人們甚至把這股濃霧直接稱為毒氣。
埃德温·查德威克爵士堅定地認為疾病是由臭味造成的，這讓他犯了一個致命的錯誤。埃德温一聲令下，倫敦市清理了所有垃圾，已經沉積了9年多的垃圾被直接衝進了泰晤士河。但是，問題並沒有解決，死亡人數仍在持續攀升。瘟疫正以毀滅性的速度迅速擴散。霍亂患者的第一個症狀是急性腹瀉，緊接着就是嚴重脱水，造成肝臟損傷，很快皮膚就會變成暗黑色。通常，疾病發作48小時內病人就會送命。
1849年，這場霍亂因為冬天的到來而結束了它的第一輪襲擊，但已有超過15000名倫敦市民因此喪生。然而，直到這時人們還是不知道霍亂到底是什麼疾病。沒人知道它是如何產生的，怎樣阻止它的蔓延，還有它會不會重新爆發。霍亂難倒了英國最權威的醫療衞生專家，但索霍區的一名普通醫生卻在蒐集了大量證據以後，為傳染源提供了一個新的解釋。他就是約翰·斯諾，世界流行病學的先驅。
斯諾是最早懷疑毒氣理論的科學家。如果真是因為人們吸入了大量有害氣體才會這樣，為什麼疾病的分佈會這麼不均勻？在最近一次發病過程中，街道這邊的病人傳染非常嚴重，死了很多人，街道另一邊卻只死了一個人。如果倫敦的霧氣真是傳染源，兩邊感染的人數應該大致相當。
斯諾和喬瑟夫工作的地方只隔了一條街，兩個人從兩個完全不同角度對同一個問題進行了長達幾年的研究，有趣的是他們從沒見過面。
1853年，霍亂再次發動了襲擊。在這次爆發過程中，斯諾小心地對疾病的傳染路線進行了追蹤。發病最嚴重的地區集中在了波德街。街附近有一個水井，一個叫約翰·伍德的軍官到這裏吃飯，喝了井水幾小時後就死了。一個咖啡屋的老闆娘用同樣的水招待顧客，第二天一早，就有9個顧客死了。波德街的一家帽子廠讓工人們喝同樣的水，到現在已經死了18人。更怪的是，釀酒廠，幾乎就在帽子廠的隔壁，那兒的人天天喝酒，卻沒有人得病。
很明顯，水才是霍亂的傳播途徑。當斯諾把報告交給政府官員時，他們立刻予以了駁斥。儘管遭到了醫療權威的聯合抵制，斯諾仍取得了一定勝利，那口井被拆除了。幾天之後，這一地區的疫情就得到了控制。即便如此，政府高官和各界權威仍然認為倫敦市的霧氣才是霍亂真正的來源。
霍亂橫行8年後，局勢已無法控制，倫敦市終於建立了工程委員會，由喬瑟夫出任首席工程師。解決下水道問題的任務也全權交給了他。多年來他一直在研究倫敦下水道問題的癥結。參照了各方面的意見之後，他想到了一個最簡單有效的辦法——憑藉重力。倫敦原本就是在山坡上修建的，如果能把垃圾從水道系統中分離出來，就可以沿着泰晤士山谷中河流的走向，利用重力讓垃圾自動從倫敦流出來。如果喬瑟夫的計劃得以施行，倫敦市的垃圾就不會再傾倒進泰晤士河了。他將修建新的下水系統，直接把垃圾送到泰晤士河的入海口，隨後再安全地排進海里。
1856年2月18日，在儘量滿足各方面的要求之後，喬瑟夫開始詳細制定自己的修建計劃。在河流北部修建3條主要的下水道。
地勢最高的一段下水道從漢普斯特德區開始修建，沿着水道修建。中段下水道從諾丁山區開始修，經過牛津大街，最低一段的下水道從切爾西區開始修建。三條相似的水道最終會流向泰晤士河南部地區。這些下水道將持續把污水、廢物和各種垃圾排放到安全區域。下水道總長度將超過幾百公里。要完成全部工程可能需要1800萬塊磚和50萬噸泥土。
這些水道將會成為海拔只有4米的寬闊通路。當然，它們也必須要承受住地上所有建築的重量，所以採用橢圓形設計，這是最牢固的一種形狀。這樣一來，即便是水位下降，污水還會繼續流動而不會出現淤積。新的下水道系統修建完成以後，每天倫敦市的地下會順暢地排出幾十萬噸污水和垃圾。
喬瑟夫的計劃省時省錢，可以儘快解決倫敦居民的危難，很多標準比政府的各種指標都要出色。遺憾的是，官方並沒有批准。喬瑟夫陷入了漫長的等待，新下水道系統提案一拖再拖，喬瑟夫和他的隊員們也一下子從英雄變成了笑柄。
但是，喬瑟夫並沒有氣餒，為了獲得政府的支持，他帶着自己的手下制定了5次計劃，可惜5次都被駁回。此時，倫敦的垃圾和廢物已經堆成了山。陳年的垃圾讓倫敦變成了髒水溝，在夏日高温的作用下，濃重的臭氣已經讓人無法承受。因為擔心霍亂爆發，很多人都逃離了倫敦市。
幸運的是，儘管天氣炎熱，但在1858年這年夏天，霍亂並沒有再次爆發。但是國會已經無法承受臭氣的折磨了。在公眾的壓力下，倫敦的高層官員們撥了一筆款項讓喬瑟夫破土動工。經過長達7年的準備，無數次的修改遞交，遞交修改之後，喬瑟夫終於有了將計劃赴諸實施的可能，全倫敦的人都歡欣鼓舞。
喬瑟夫所承擔的任務是異常艱鉅的。要修建1800公里長的下水道系統，他必須要準備1800萬塊磚。修建完成以後還要確保它每年能排放1400萬立方米的生活垃圾。
最省錢的辦法就是最直接的辦法，先挖出一條深溝，再造好下水道，然後用土埋好。負責深處挖掘的礦工處境非常危險。保護裝置只有一些木頭支架，它們可以勉強以免礦工被活埋。等到水道封頂之後，在撤掉木頭支架，承重的就只有這些磚塊本身，畢竟這才是水道的主要構成部件。
下水道施工地點就在英國皇家炮兵部隊訓練場附近。伍利奇區的炮兵部隊已經接到了通告，保證不會在下水道施工期間在這一區域進行軍事演習。除了這些問題之外，第一階段進展還算順利。
從漢普斯特德區到老福德區的北段高水位下水道已經竣工，全長12公里。中水位水道業已動工。但是，在接下來的一年當中工程卻陷入了停滯，很多事超出了喬瑟夫的預料。
工匠們要求把工錢漲到每天5到6先令。喬瑟夫只能屈服，因為在倫敦，手藝出色的工匠很容易找到工作。
緊接着，就在地下隧道開始成型的時候，各種事故接踵而至。工人在倫敦東區挖掘中層水道時碰裂了一根煤氣總管，煤氣爆炸，一名過路的行人當場被炸死了。
克拉肯威爾區正在修建當地的第一條地鐵，地鐵線路剛好和下水道發生重疊。地鐵工人施工時過於靠近下水道的外壁，髒水衝進了地鐵站，喬瑟夫因此遭到了指責。
接着在戴普弗德港，主排水設置開始施工的第二天，南倫敦區就發生了一場可怕的事故。那一天的早上7點，施工現場突然塌方，有6名工人被埋在了地下。其他工人連忙展開救援。經過幾個小時的奮戰，只有3個人被活着救了上來。
每一次事故都讓喬瑟夫深受打擊。可實際上，與同時代的工程師相比，他已經相當重視安全了。據史料記載，這項工程中的死傷事故不超過10起。然而，新聞媒體還是沒有放過他。《泰晤士報》對他進行了嚴厲的批評，《水星報》大肆詆譭工程委員會多麼無能。喬瑟夫幾乎被反對聲浪淹沒了。
最後，他決定反擊。當中高兩段水道合流時，他特意邀請記者共同見證這一時刻。喬瑟夫走了一步險棋。雖然他進行過仔細的計算，但並不能保證結果一定正確。就算他沒出錯，施工過程中也可能會出現偏差。也許，兩段水道的端點根本無法重合到一起。如果沒有重合，記者少不了要進行一番口誅筆伐。
最終，喬瑟夫苦心修建起來的兩段水道終於在記者面前打通了，誤差居然不到0.5釐米。官僚們一改往日的冷淡，轉而趕來道賀。他們第一時間見到了淨水站的大水泵。巨大的發動機轉動起來，人們欣喜若狂，整個倫敦將因此煥然一新，居民也將比以往任何時候生活得安全、舒心。但是，此時慶祝還為時過早。
新的系統在大部分城區都已經開始正常運作，可倫敦東區還沒有享受到這一系統帶來的實惠。克勞尼斯淨水站投入使用還不到3個月，霍亂就再次爆發了。公共衞生部門的高官們再次不顧一切地力圖控制疾病的蔓延。他們用硫磺燻死者的屍體，希望阻止疾病的擴散，結果徒勞無功。此時，人們不免產生了疑問，污水基本已經排光，空氣中的惡臭氣味也已經消除，為什麼霍亂還會回來呢？
很快，一件怪事為揭開霍亂傳播之謎提供了重要的線索。一天，住在波普勒的拉塞爾一家的自來水供應突然停止了。他們家有5天沒喝到水了，當拉塞爾先生擰開水龍頭時，發現了一條大概30釐米長的鰻鱺。這條魚的身體已經嚴重腐爛，散發出的臭氣直嗆鼻子。一定是污水進入飲用水系統才導致了疾病的傳播。一份報告顯示東倫敦自來水公司一直在向民眾提供受下水道污染的飲用水，未做任何淨化處理。
整件事的發展充滿了曲折和戲劇性。最初喬瑟夫修建下水道時幾乎所有人都覺得罪魁禍首是有害氣體，他修建下水道也是想把臭氣帶走。等到下水道真正落成，他又歪打正着，去除了病源，造福了所有倫敦人，拯救了倫敦市。
在對抗讓人們談之色變的霍亂、斑疹傷寒症、天花等疫病的過程中，很多先驅走在了時代的前列，他們給人類帶來了生的希望，這些人中就應該包括喬瑟夫，一個曾遭遇過全倫敦人一致反對的工程師。遺憾的是他沒有活到自己的理論得到肯定的那一天，他去世8年後，他的理論才得到了認可。
1867年7月26日，喬瑟夫的傑作經受住了進一步的考驗。那天晚上 ，一場相當於集中了兩個月降水量的大雨襲擊了倫敦，喬瑟夫的地下管道絲毫沒有受到影響。
完成了下水道工程以後，喬瑟夫把注意力集中到了倫敦街頭。他在帕特尼、巴特爾奇和哈默史密斯修建了大量橋樑，把許多狹窄的街道改成了寬闊的林蔭大道，又在倫敦市郊修建了公園，為現代倫敦的建設做出了巨大貢獻。