Pour faire passer en Grande-Bretagne le résultat de ses travaux sur l'atome, le professeur Volonine a choisi l'une des seules personnes de son entourage dont il peut être sûr: son fils Dimitri, 14 ans. Mais, le jeune homme a beau être très malin et le Train Bleu a beau être un lieu clos, tous les espions d'Europe semblent s'être donné rendez-vous sur la ligne qui relie Nice à Paris. Évidemment, Victor Sackville est du voyage !