Słynny
detektyw Herkules Poirot podróżuje zimą pociągiem Orient Express. Wszystkie miejsca w wagonie sypialnym zostały zajęte,
co o tej porze roku jest dość niezwykłe. Poirot dostaje przedział tylko dzięki osobistej znajomości z szefem kolei, który również podróżuje tym pociągiem. Nocą, podczas której pociąg stanął w zaspie, ginie jeden z pasażerów. Brak śladów na śniegu wskazuje na to, że został zamordowany przez kogoś z podróżnych. W dodatku zwłoki znajdowały
się w przedziale zamkniętym od wewnątrz.
Detektyw rozpoczyna trudne śledztwo. Na miejscu zbrodni odnajduje skrawek papieru z notatką, która umożliwia mu zidentyfikowanie tożsamości ofiary. Okazuje się, że zamordowany mężczyzna to Cassetti: przestępca, okrutny morderca dzieci, odpowiedzialny za głośną tragedię rodziny Armstrongów. Przed laty porwał ich córeczkę dla okupu. Jednak po tym, jak zapłacono okup znaleziono zwłoki dziecka. Po stracie córki Sonia Armstrong, która była wówczas w ciąży przedwcześnie urodziła martwe dziecko tracąc przy tym życie. Jej mąż i niesłusznie podejrzewana o współudział w porwaniu opiekunka popełnili samobójstwo. Cassetti został uniewinniony. Ta historia okazuje się kluczowa dla śledztwa. Poszlaki są niejednoznaczne, wskazują, że morderstwa mógł dokonać zarówno mężczyzna jak i kobieta. Rozbity zegarek dokładnie wskazuje godzinę zbrodni. Zadanie kilkunastu ciosów sztyletem wskazuje na morderstwo w afekcie. Wynajęty do ochrony Cassettiego mężczyzna podaje rysopis potencjalnego mordercy. W nocy korytarzem przechodziła niezidentyfikowana kobieta w czerwonym szlafroku. Przesłuchując pasażerów Poirot gromadzi coraz więcej wykluczających się informacji, ale ustala też, że każdy z pasażerów ma alibi. Detektyw odkrywa, że kilku z pasażerów to krewni i przyjaciele rodziny Armstrongów. Z czasem okazuje się, że wszyscy podróżujący w tym wagonie związani są z ofiarami tragedii sprzed lat. Detektyw odcięty od źródeł informacji z zewnątrz, bo pociąg ciągle stoi w zaspie, sam odkrywa tajemnice podróżnych. Otóż morderstwo zostało zaplanowane przez wszystkich pasażerów, którzy postanowili pomścić śmierć swoich bliskich i sami wymierzyć sprawiedliwość. Wśród morderców jest matka Soni. Po tym jak Poirot demaskuje ich spisek, chce ona wziąć na siebie całą odpowiedzialność za zbrodnię. Okrucieństwo Cassettiego jest tak wielkie, że nawet prawy i zawsze dążący do ukarania sprawcy Poirot uważa, że spotkała go zasłużona kara. Proponuje alternatywne wyjaśnienie, w takim świetle przedstawiając fakty, by wiarygodnym dla policji było, że morderstwo popełnił wróg Cassettiego, który zbiegł z pociągu. Jest to chyba jedyna z książek Agaty Christie, gdzie wskazanego przez Porota sprawcy nie spotyka kara.