1938年8月的一天，赶往伦敦结婚的美国人凯莉小姐；生活杂志社的摄影记者康德先生；给一名德国将军做过保姆，现今辞职回老家的芙瑞夫人；前往伦敦看国际板球比赛的查特兹和考特先生；以及一副学者派头的哈里兹医生在巴伐利亚一个叫多萨的小站上，登上了开往巴塞尔的列车。
上车后，凯莉小姐和芙瑞夫人有幸和自称是德国男爵夫人的一行坐在同一个包厢。列车开出不久，奇怪的事情就发生了。当凯莉小憩一会儿后再次睁开眼睛时，发现坐在对面的芙瑞夫人竟然不见了。在问遍包括男爵夫人在内的、列车上所有的人并得到根本就没有见过芙瑞这样一个人的结果后，凯莉觉得这其中一定有鬼。
列车经过一个小站时，哈里兹医生下车将一个面部紧缠纱带的病人抬上了自己的包厢。就在凯莉为找不到芙瑞显得有些急躁而让其他人误认为凯莉是酒后神情恍惚时，车窗外一张从前面飘过来的商标图案让康德意识到凯莉所说的一切都是真的。和康德一起继续寻找芙瑞的过程中，负责给哈里兹医生看护病人的修女脚上穿的一双高跟鞋引起了凯莉对哈里兹和被纱带蒙面的病人的疑虑。而此时，当凯莉和康德喝下哈里兹下过迷 药的红酒后，哈里兹承认了病人就是芙瑞的事实。
原来，哈里兹是一个顽固的纳粹分子，而芙瑞此行回伦敦带着一个关乎国家存亡的重大秘密。经过一场生死攸关、惊心动魄的较量后，凯莉和康德救下了芙瑞，并将德国纳粹包围的列车成功地开到了中立国瑞士的领土。等共坠爱河的凯莉和康德赶到伦敦政府转达芙瑞临下车前交代的秘密口信时，让她们意想不到的是，在伦敦政府的办公大楼里又见到了在列车上曾神秘失踪的芙瑞夫人。
