Auf einen ganz kniffligen Fall muß sich James Bond 007 (Sean Connery) gefaßt machen. Die Organisation Phantom (Spectre) hat einen großartigen Plan erdacht, den ihr verhassten Superagenten auszuschalten. Durch die vom Plan ebenfalls nichts wissende Tatiana Romanova (Daniela Bianchi) wird 007 nach Istanbul gelockt. Mit der Unterstützung von Kerim Bey (Pedro Armendariz) nimmt Bond dort seine Arbeit auf. Angeblich möchte Tatiana in den Westen überlaufen, und Bond soll ihr dabei helfen. Als Belohnung für diese Hilfe wird eine wertvolle russische Dechiffriermaschine in Aussicht gestellt. Nach einer ersten Kontaktaufnahme mit Tatiana hecken Kerim Bey und Bond einen Fluchtplan aus, der auch gelingt. Mit dem Orientexpress macht sich das Trio auf die Reise, doch ihre Verfolger sind ebenfalls im Zug, darunter der gefährliche Killer Red Grant (Robert Shaw). Während der Zugfahrt wird Kerim Bey getötet, und Tatiana und Bond sind von nun an ganz auf sich allein gestellt. Einen Kampf mit Grant kann Bond nur knapp für sich entscheiden. Mit Tatiana springt er darauf hin vom Zug ab. In Sicherheit sind die beiden damit aber noch lange nicht, denn ihre Gegner greifen sie nun aus der Luft und auch auf dem Wasser an. Bis zum Finale in einem Hotelzimmer müssen die
beiden noch viele Gefahren abwehren ...