Έξι, άγνωστοι μεταξύ τους επιβάτες, ταξιδεύουν στο ίδιο κουπέ με το νυχτερινό τρένο από τη Μασσαλία για το Παρίσι. Κατά την άφιξη τους στον σιδηροδρομικό σταθμό, μία γυναίκα βρίσκεται νεκρή στην κουκέτα της. Η αστυνομία του Παρισιού με επικεφαλής τον Επιθεωρητή Γρατζιανί, θα αναλάβει την εξιχνίαση της υπόθεσης. Αναζητά τους υπολοίπους επιβάτες του κουπέ σε μια προσπάθεια να εντοπιστεί ο δολοφόνος. Οι υποψίες της αστυνομίας αρχικά επικεντρώνονται στους υπόλοιπους επιβάτες κι ενώ προσπαθούν να τους εντοπίσουν για να τους αποσπάσουν καταθέσεις, αυτοί αρχίζουν να δολοφονούνται ο ένας μετά τον άλλο. Ο Επιθεωρητής Γρατζιανί και το επιτελείο του τρέχουν και δεν φτάνουν, αλλά ο δολοφόνος είναι πάντα ένα βήμα μπροστά από αυτούς. Στις αλλεπάλληλες συσκέψεις και εξετάσεις μαρτύρων που γίνονται στο αστυνομικό τμήμα, προσπαθούν να συνδέσουν τους φόνους με το ενδεχόμενο κίνητρο που πρέπει να υπάρχει. Τα ερωτηματικά είναι μεγάλα, η μία υπόθεση ανατρέπει την άλλη ενώ οι δολοφονίες των επιβατών συνεχίζονται…