이스탄불에서 런던으로 향하는 오리엔트 특급열차, 한 칸에 13명의 인물이 탑승한다. 다른 사건의뢰를 받고 이 열차에 탄 명탐정 푸아르(알버트 피니)는 라쳇(리차드 위드마크)이라는 노신사가 자신의 신변을 보호해 달라는 요청을 하지만 거절한다. 그날밤 라쳇은 칼에 난도질 당한 시체로 발견된다. 이 열차의 책임자 비앙키(마틴 발삼)는 푸아르에게 수사를 의뢰하고, 그 시간에 공교롭게도 폭설로 인해 기차가 멈춰선다. 푸아르는 12명의 승객들을 조사한 결과, 그 12명의 승객 모두가 라쳇을 살해할 만한 동기 있다는 놀라운 사실을 알게된다. 과연 범인은 누구일까?