倫敦富翁失竊一幅小而名貴的名畫。據傳，有人要挾帶這幅畫渡海到馬黎支。有關當局物別做了嚴密的措施，徹底地檢查旅客的行李。
這時，有一個女學生，在開往巴黎的火車上離奇地失蹤了。他們共有10人，是各個學校派出來，送往巴黎留學的優秀生。有人看見她進入火車站的洗手間，從此就不見蹤影了。既然沒有跳車的跡象，也沒發現屍體。而她所戴的帽子和鞋子卻在鐵路旁被發現了。
這列火車，除了這些女學生外，另外還有3組乘客，他們都是私人車廂，一組是兩個到巴黎觀光的老小姐；二組是兩個中年的法國商人；最後一對是最有嫌疑的年輕夫婦。因為事關重大，所以警方重點檢查了他倆的行李，但卻什麼也沒有發現。
第二天，失蹤的女學生在倫敦被找到。她因頭部受到重擊而喪失記憶力。後來，富翁的名畫在巴黎火車站那個失蹤的女學生的書包中被發現，這是怎麼一回事呢？