1930年、ニューヨークで衝撃的な誘拐強盗事件が発生し、首謀者カセッティは身代金を奪って逃走中だった。 5年後、探偵エルキュール・ポーロ（アルバート・フィニー演じる）は友人のビアンキ（マーティン・バルサム演じる）の計らいでボスポラス海峡を渡り、ロンドン行きのオリエント急行に乗り込んだ。ある朝早く、ポロは隣の10番個室からの叫び声で目が覚めた。その後、雪の吹きだまりが線路を覆ったため、列車はユーゴスラビアで停止を余儀なくされた。ポロは再び眠りに落ちてから間もなく、再び騒音で目が覚めました。貴族の淑女ハリエット・ベリンダ・ハバード（ローレン・バコール演じる）は、10号室にいる金持ちのラチェット（リチャード・ウィドマーク）が11号室に忍び込んでいると主張する。夜が明けると、ラチェットの執事ベドス（ジョン・ギールグッド演じる）が飲み物を持ってきたが、10号室のドアをノックすることができなかった。指揮者のピエール＝ポール・ミシェル（ジャン＝ピエール・カッセル）が鍵で鍵を開けるが、中にはドアチェーンがぶら下がっている。ポロとピエールが協力してドアを開けると、口論で出血多量のラチェットが死亡しているのを発見した。医師コンスタンティン（ジョージ・クルリス演じる）の検査の後、ラチェットは薬を投与され、12回刺された。死亡時間は0時から2時の間だった。