Venue d'Avignon, Bambi s'installe dans le train de nuit Marseille-Paris. Elle y rencontre Daniel, un passager clandestin, à qui elle offre immédiatement une cachette dans son compartiment. Au matin, Daniel découvre que l'une de leurs compagnes de voyage a été assassinée. L'inspecteur Grazziani, chargé de l'enquête, veut retrouver les occupants du compartiment pour les interroger. Mais un tueur le précède à chaque fois. Sentant que Bambi est en danger, Daniel tente désespérément de la protéger. Il aiguille Grazziani sur une piste. La véritable cible du tueur serait la troisième victime, l'actrice Eliane Darrès, et les autres meurtres ne seraient que des miroirs aux alouettes....