Filmen utspelar sig på ett nattåg, på vilket en värdefull och mycket känd diamant, Star of Rhodesia, ska fraktas från London till Skottland. Ägaren Lady Margaret finns på plats tillsammans med sin son Roland, och de har anställt Sherlock Holmes, Inspektör Lestrade och dr. Watson för att skydda diamanten. Inte helt oväntat blir diamanten stulen, efter att Lady Margarets son Roland blir mördad. På tåget inleder Holmes en spännande och farlig jakt efter Rolands brutale mördare.