Dopo aver viaggiato sul treno azzurro da Calais a Nizza, Hercule Poirot viene spinto in servizio per risolvere l'omicidio dell'ereditiera Ruth Kettering, la figlia del ricco industriale Rufus Van Alden, che è stata trovata selvaggiamente picchiata nel suo compartimento. Era fortemente intenzionata a chiedere il divorzio e sia suo marito che il suo amante erano a bordo del treno ma avendo scambiato la stanza con un'altra passeggera, Katherine Grey, è dubbio che fosse la vittima designata. Anche Grey avrebbe potuto avere dei nemici a causa dell'eredità di cui era recentemente entrata in possesso e degli avidi parenti che all'improvviso si sono interessati a lei. Poirot deve setacciare gli indizi per determinare il movente e l'identità del killer.