Tények Szíriából Angliába való hazautazása közben utazik Poirot az Orient Expressen. Második éjjel, mialatt a vonat egy hófúvásban megreked, meggyilkolják az egyik utast, 12 késszúrással. Hamar azonosítani tudja Poirot az áldozatot -- ö volt a felelős egy Daisy nevű kislány elrablásáért és meggyilkolásáért, valamint négy további halálesetért, melyek ennek a bűncselekménynek a következményei voltak. Mégis, egy eljárási hiba miatt felmentették, és így megmenekült a megérdemelt büntetés elől.
Vallomások A vasúti társaság igazgatója, Poirot-nak egy régi barátja, megkéri öt, hogy derítse fel az esetet, mielőtt még a helyi rendőrség munkához látna, hogy az ártatlan utasokat megkíméljék a nehézségektől. Poirot egyetlen lehetséges eszköze az utasok kihallgatása -- egy embercsoport, ahol valamennyi társadalmi osztály és valamennyi korosztály képviselve van. Látszólag az egyetlen közös pont, hogy mindenkinek van alibije a tett idejére -- és csak a legidősebb és leggyengébb közöttük, aki fizikailag alkalmatlan lenne erre a gyilkosságra, vallja be, hogy kapcsolatban állt a kislány családjával.
Poirot következtetései Kiderül, hogy kivétel nélkül valamennyi utasnak volt valami köze az esethez. A komornyiktól az apa legjobb barátjáig, a szakácsnőtől a gyerek nagymamájáig minden képviselve van. Abból, hogy mindenkinek sziklaszilárd alibije van Poirot kétféle megoldást talál elfogadhatónak.
Ki is a gyilkos? A végén Poirot a vasúti társaság igazgatójának az eset megoldásának két lehetséges alternatíváját vázolja fel: Behatolt egy ismeretlen hálókocsi kalauznak öltözve éjjel a vonatba, meggyilkolta az áldozatot és anélkül, hogy bárki észrevette volna elmenekült. Szövetkeztek az Orient Express utasai és megbüntették a bűnöst, mintha ők lennének a tizenkét esküdt a bíróság előtt Mivel mindenki megérdemeltnek találja a büntetést, Poirot úgy dönt, hogy az első megoldást tálalja a rendőrségnek.