夢のようなオリエント急行の旅に出ることになったヘイゼルとデイジー。ただし、二度と探偵ごっこをしないこと―それがヘイゼルの父親が出した唯一の条件だった。でも少女たちが大人しくしていられたのも、殺人事件に出くわすまでのこと。寝台車の客室で実業家夫人が何者かに刺殺された。現場は密室、容疑者は乗客全員―何もかもクリスティの小説にそっくり!浮き立つ少女探偵たちを尻目に車内で捜査権を握ることになったのは、たまたま乗り合わせた新米医師。彼のお粗末な推理を聞くたび、少女探偵たちの捜査はひそかに熱を帯びていく。大人たちの目を盗み、問題集を解くふりをしては容疑者をリストアップ。そしてたどりついた犯人は…!?