伦敦富翁失窃一幅小而名贵的名画。据传，有人要挟带这幅画渡海到马黎支。有关当局物别做了严密的措施，彻底地检查旅客的行李。
这时，有一个女学生，在开往巴黎的火车上离奇地失踪了。他们共有10人，是各个学校派出来，送往巴黎留学的优秀生。有人看见她进入火车站的洗手间，从此就不见踪影了。既然没有跳车的迹象，也没发现尸体。而她所戴的帽子和鞋子却在铁路旁被发现了。
这列火车，除了这些女学生外，另外还有3组乘客，他们都是私人车厢，一组是两个到巴黎观光的老小姐；二组是两个中年的法国商人；最后一对是最有嫌疑的年轻夫妇。因为事关重大，所以警方重点检查了他俩的行李，但却什么也没有发现。
第二天，失踪的女学生在伦敦被找到。她因头部受到重击而丧失记忆力。后来，富翁的名画在巴黎火车站那个失踪的女学生的书包中被发现，这是怎么一回事呢？