A Kék Vonat, a milliomosok vonata, Calais felől a Riviérára tart. Sokan utaznak rajta: Hercule Poirot, a világ leghíresebb magándetektívje, Ruth Kettering, a világ egyik leggazdagabb emberének, Rufus Van Aldinnak a lánya a komornájával, Katharine Grey kisasszony, akire munkaadója egy vagyont hagyott – és mivel Agatha Christie fonja a történet szálait, össze is kapcsolódik a sorsuk.

Ruth Ketteringet brutálisan meggyilkolják és ki is rabolják. Hercule Poirot kapja a megbízást Mrs. Kettering édesapjától, Rufus Van Aldintól, hogy találja meg lánya gyilkosát. A nyomozás több helyszínen zajlik: Párizsban, ahol nagy szerepet kap a rosszhírű Monsieur le Marquis és a dúsgazdag régiségkereskedő, Papopoluosz úr; valamint a Riviérán, az ott üdülő vagy lakó angolok között, sőt még St. Mary Meadben is, ahol Miss Grey él. A végére természetesen Poirot híres szürke sejtjei győzedelmeskednek a gonosztevők fölött!