Compartiment tueurs

Une jeune fille, Bambi, monte à Avignon dans son wagon-couchette du Marseille-Paris. Dans son compartiment, où se trouvent déjà quatre personnes, reste une place vide. Elle la propose à Daniel, un jeune homme qu'elle a rencontré dans le couloir et qui voyage sans billet.

Le lendemain matin à la gare de Lyon, une jeune femme, Georgette Thomas, est trouvée étranglée dans le compartiment. L'inspecteur Grazzi, assisté de son jeune adjoint Jean-Lou, cherche à interroger les voyageurs du compartiment. Mais l'assassin, toujours très bien renseigné sur le déroulement de l'enquête, prend la police de vitesse et abat successivement Cabourg, un employé, Eliane Darrès, une actrice, et Rivolani, un chauffeur de poids lourd.

Les soupçons de l'inspecteur, qui s'étaient d'abord portés sur Bob, l'amant de la victime, puis sur Éric, celui de l'actrice, se perdent dans le brouillard. Mais Daniel, le voyageur clandestin dont l'assassin ignore la présence, va tout faire pour protéger Bambi, dont il est tombé amoureux. Grazzi découvre finalement que Georgette n'avait été assassinée que pour détourner l'attention de la police du crime de l'actrice. Après une poursuite mouvementée à travers Paris, Jean-Lou, le véritable coupable, préfèrera se suicider plutôt que d’être arrêté.