Миссис Элспет Макгилликади, немолодая женщина, утомлённая сделанными в Лондоне рождественскими покупками, садится на Паддингтонском вокзале в поезд, перелистывает журнал и засыпает. Через полчаса она просыпается. За окном темно. С грохотом проносится встречный поезд. Затем какое-то время по соседним рельсам в том же направлении, что и поезд, в котором едет миссис Макгилликади, движется ещё один. Миссис Макгилликади видит, как в одном из окон идущего параллельно поезда резко поднялась штора. В ярко освещённом купе мужчина (он виден ей со спины) душит женщину. Женщину миссис Макгилликади разглядела: это блондинка в меховой шубке. Словно загипнотизированная, пожилая дама наблюдает сцену убийства во всех страшных подробностях. Соседний поезд ускоряет ход и пропадает в темноте. Миссис Макгилликади расказывает об увиденном поездному контролёру, затем пишет коротенькое письмо начальнику вокзала и просит носильщика передать письмо, присовокупив к просьбе шиллинг. В Милчестере она выходит, её уже дожидается машина, которая привозит её в Сент-Мэри-Мид, в гости к мисс Джейн Марпл, её давнишней приятельнице.

Выслушав историю миссис Макгилликади, мисс Марпл подробно обсуждает с ней детали виденного и решает рассказать о происшествии местному сержанту полиции Франку Корнишу. Сержант, имевший случай убедиться в уме и проницательности мисс Марпл, не сомневается в правдивости рассказа двух пожилых дам. Мисс Марпл предполагает, что преступник мог либо оставить труп в вагоне и бежать, либо выбросить его из окна поезда. Но в газетах нет никакого упоминания о трупе в поезде, а на запрос сержанта Корниша приходит отрицательный ответ. Мисс Марпл повторяет маршрут подруги и убеждается, что на одном участке пути, где поезд замедляет ход перед поворотом, железнодорожные рельсы проложены по довольно высокой насыпи. Она считает, что труп могли столкнуть с поезда именно здесь. Мисс Марпл сверяется с картами местности и адресной книгой. У неё возникает план расследования, но она чувствует, что слишком стара для подобной работы. Тогда мисс Марпл обращается за помощью к Люси Айлесбэроу.

Люси Айлесбэроу — молодая женщина, обладающая острым умом и разнообразными способностями, в частности, умением необыкновенно легко и быстро справляться с любыми проблемами домашнего хозяйства. Это умение сделало Люси весьма популярной, и именно благодаря ему мисс Марпл познакомилась с нею — однажды Люси была приглашена вести хозяйство у приходившей в себя после болезни мисс Марпл. Теперь же Люси берётся за довольно странное поручение пожилой дамы: ей предстоит наняться работать по хозяйству в Рутерфордхилл, особняк Крекенторпов, стоящий неподалёку от железной дороги, как раз в месте предполагаемого убийства; кроме этого Люси предстоит найти труп. Благодаря своей репутации Люси моментально устраивается на работу в семейство Крекенторпов. Вскоре ей удаётся найти и труп молодой блондинки — в так называемом Длинном Сарае, в мраморном саркофаге, который в начале века вывез из Неаполя теперешний хозяин дома, отец семейства, мистер Крекенторп-старший. Люси сообщает о своей находке мисс Марпл, затем звонит в полицию. Расследовать дело поручено инспектору Крэддоку (который, кстати, прекрасно знает мисс Марпл и высоко ценит её детективные способности).

Страшное открытие собирает всю семью в доме, где обычно живут лишь старик отец и дочь Эмма. Приезжают братья Гарольд (бизнесмен), Гедрик (художник), Альфред (род занятий которого не совсем ясен, впрочем, в дальнейшем выясняется, что живёт он за счёт разнообразных махинаций) и Брайен Истлеу, муж давно умершей сестры Эдит (в прошлом прекрасный военный лётчик, а сейчас — человек, который не может найти себе места в изменившейся жизни). Ни один из мужчин семейства не остаётся равнодушным к обаянию, красоте и деятельному нраву Люси. За время работы у Крекенторпов она получает от каждого из них более или менее откровенное предложение выйти за него (старик отец здесь не исключение), а женатый Гарольд предлагает ей своё покровительство. Даже гостивший в доме деда Александр, сын Брайена, и его приятель Джеймс Стоддат-Уэст в восторге от Люси, а Александр прозрачно намекает ей, что не прочь увидеть её в роли своей мачехи.

Следствие пытается установить личность погибшей. По одной из версий это Анна Стравинская (русская фамилия — псевдоним), посредственная танцовщица из средней руки французской балетной труппы, гастролировавшей в Англии. Поездка Крэддока в Париж, кажется, даёт подтверждение этой версии. Но есть и другая. Дело в том, что незадолго до Рождества (и до убийства) Эмма Крекенторп получает письмо от некоей Мартины, француженки-подруги погибшего в войну брата Эдмунда (незадолго до смерти он упоминал о ней в письме к сестре). Мартина хочет повидаться с семейством, а также получить какие-нибудь деньги на воспитание своего и Эдмунда сына. Эмму, любившую брата, письмо радует, остальных, скорее, озадачивает. Тем не менее по указанному Мартиной адресу Эмма посылает приглашение посетить Рутерфордхилл. На это Мартина отвечает телеграммой о внезапной необходимости вернуться в Париж. Попытки обнаружить её ни к чему не приводят. Зато от Анны Стравинской, её приятельницы-танцовщицы, получают открытку с Ямайки с описанием весёлого и беззаботного отдыха.

Накануне своего отъезда из особняка Крекенторпов Александр с приятелем находят неподалёку от Длинного Сарая письмо Эммы, адресованное Мартине.

Тем временем становится очевидной взаимная симпатия между Брайеном и Люси, а также между доктором Куимпером, семейным врачом Крекенторпов, и Эммой.

После праздничного обеда все семейство Крекенторпов неожиданно оказывается отравленным. Анализы показывают, что Люси, готовившая обед, ни при чем — отравление не пищевое. Это мышьяк. В дом приглашают медсестёр, чтобы ухаживать за больными. Кажется, что опасность миновала, но вдруг умирает Альфред (против которого к этому времени Крэддок собрал довольно много улик).

Выздоравливающую Эмму посещает мать Джеймса Стоддат-Уэста, приятеля Александра. Она слышала от сына о найденном письме и теперь приехала сказать, что Мартина — это она, что спустя годы после смерти Эдмунда, которого очень любила, встретила своего теперешнего мужа, что ей не хотелось зря тревожить воспоминаниями ни других, ни себя, что она рада дружбе сына с Александром, который напоминает ей Эдмунда.

Уехавший в Лондон Гарольд принимает присланные по почте пилюли, к которым приложен рецепт доктора Куимпера, и умирает.

Мисс Марпл, однажды посетившая Люси в Рутерфордхилле (для работодателей Люси мисс Марпл — её тётка), появляется там ещё раз вместе со своей подругой миссис Элспет Макгилликади. Выполняя план мисс Марпл, миссис Макгилликади просит разрешения подняться в туалет, Люси провожает её. В это время все остальные садятся за чай. Мисс Марпл притворно давится рыбной косточкой, и доктор Куимпер приходит ей на помощь. Он берет ладонями шею пожилой дамы и склоняется над нею, чтобы посмотреть горло. Показавшись в дверях и не разобравшись толком в происходящем, видя лишь фигуру мужчины, руки которого лежат на шее мисс Марпл, её подруга вскрикивает: «Это он!» Поза доктора в точности воспроизводит позу душителя, увиденного ею в поезде.

После недолгих запирательств доктор Куимпер сознаётся в содеянном преступлении. Его жена, Анна Стравинская, была ярой католичкой, и рассчитывать на развод не приходилось. А доктору хотелось жениться на богатой наследнице Эмме Крекенторп. В заключительной беседе с инспектором Крэддоком мисс Марпл, опираясь на свой богатейший опыт в общении с людьми и, по обыкновению, подыскав параллель из судеб своих знакомых, высказывает предположение, что Эмма Крекенторп из тех, кто находит свою любовь довольно поздно, но бывает счастливым всю оставшуюся жизнь. Не сомневается она и в том, что для Люси Айлесбэроу скоро зазвонят свадебные колокола.