Sherlock Holmes hat einen wichtigen Auftrag, er soll den Diamanten von Lady Carstairs und ihrem Sohn Roland, den Stern von Rhodesien, beschützen. Bisher hat der Diamant noch keinem seiner Benutzer Glück gebracht, viele wurden gar ermordet. Doktor Watson kommt mit einem alten Freund an, dem Major Duncan-Bleek, der fünfzehn Jahre in Indien war und erst gerade zurückgekehrt ist. Inspector Lestrade soll ebenfalls von Scotland Yard auf den Diamanten aufpassen. Er findet kurz nach Beginn der Reise Roland Carstairs tot in seinem Abteil auf. Der Diamant ist gestohlen. Es gibt keine Verletzungsspuren an Carstairs Körper, weshalb Holmes vermutet, dass er vergiftet wurde.

Holmes, Watson und Lestrade beginnen, die Fahrgäste zu befragen. Das Ehepaar Shallcross wird von Watson wegen ihrer Nervosität verdächtigt, allerdings haben sie nur eine Teekanne mitgehen lassen. Lady Carstairs versucht in das verschlossene Abteil ihres Sohnes zu gelangen, auch sie könnte von der Versicherungssumme profitieren. Auch der Mathematikprofessor Kilbane verhält sich Holmes gegenüber in abwehrender Haltung. Nach einem Mordanschlag auf Holmes will Holmes sich den Sarg von Vivian Vedder ansehen. Wie Holmes vermutet hat, befindet sich im Sarg ein Spezialfach, indem sich mühelos jemand verstecken könnte. Vedder gibt zu, dass jemand sie für Geld engagiert hatte, den Sarg mit doppelten Boden abzuholen und im Zug zu verstauen. Von den kriminellen Machenschaften hätte sie jedoch nichts gewusst. Kurz darauf wird der Gepäckbegleiter ermordet aufgefunden.

Bald darauf findet Holmes den Portier des Gepäckwagons leblos auf. Für den Zuschauer stellt sich heraus, dass Duncan-Bleek in Wirklichkeit Sebastian Moran ist, der ein guter Freund von Holmes Erzfeind Moriarty war. Moran schickt den Verbrecher Sands, der sich im geheimen Appartement im Sarg versteckt hielt, um den echten Stein von Lestrade zu bekommen. Das schafft er auch, indem er Lestrade niederschlägt, doch Duncan-Bleek alias Moran tötet auch Sands, damit er ihn nicht verrät. Doch seine Tarnung ist längst aufgeflogen. Lestrade will Moran verhaften, doch trifft nun die schottische Polizei unter Inspector McDonald ein, die Moran den Stein abnimmt und ihn abführen soll. Es kommt zu einer Rauferei im Zug.

Da Holmes ahnt, dass McDonald ein Komplize von Moran ist, der nur vortäuscht, ihn zu verhaften, fädelt Holmes es während der Rauferei so ein, dass stattdessen Lestrade von McDonald abgeführt wird. Ebenfalls konnte Holmes den Stern von Rhodesien McDonald abnehmen. Sebastian Moran bleibt im Zug bei Holmes, während Lestrade McDonald und die weiteren Komplizen verhaftet.