Rachel prend tous les jours le même train et passe tous les jours devant la même maison. Dévastée par son divorce, elle fantasme sur le couple qui y vit et leur imagine une vie parfaite, jusqu’au jour où elle est le témoin d’un événement extrêmement choquant et se retrouve malgré elle étroitement mêlée à un angoissant mystère. Après avoir aperçu la femme avec un autre homme que son mari, Rachel perd ses moyens et sent le besoin de faire payer l'infidèle. Elle passe ainsi sa soirée à se noyer dans l'alcool, et se réveille le lendemain couverte de sang sans aucun souvenir de la veille. Lorsqu'elle apprend que la jeune femme qu'elle épiait a disparu, elle s'évertue à découvrir la vérité et le rôle qu'elle a eu à y jouer ...

Tout au long du film on se remet perpétuellement en question : telle piste nous est avancée mais on ne sait pas encore si c’est celle-là qui nous mènera au dénouement momentanément possible du film ou telle autre. Et ainsi de nombreuses pistes nous sont continuellement avancées en partie ou en totalité, des vraies et des fausses etc…Arrivera ce qui arrivera mais le suspense est bien soutenu : psychologiquement, sexuellement et policièrement. La Fille du train est aussi le témoignage, surtout psychologique, de la différence et de la résistance humaines face à un drame, hélas devenu banal, qui est celui du comportement de tout un chacun face au divorce. La performance des acteurs est à la hauteur.