À bord du luxueux Train bleu qui emmène ses passagers de Londres à la Riviera, la fille d'un millionnaire est sauvagement assassinée et ses bijoux volés. La piste du Marquis, un célèbre voleur de joyaux est aussitôt privilégiée. Mais cela ne satisfait pas Hercule Poirot qui, se trouvant à bord par le plus grand des hasards, va examiner de près l'entourage de la jeune femme...