En pleine guerre froide, le général russe Marenkov cherche à passer à l'Ouest. Un agent de la CIA, Harry Wargrave, est chargé de l'aider, mais il a en réalité l'idée d'utiliser Malenkov pour démasquer les agents doubles à la solde de l'URSS. Ils montent à bord du train "Atlantic Express", poursuivis par le diabolique espion Bunin... ...
