"دختر قطار" داستان زندگی ریچل است که هر روز با قطار به کارش می‌رود. او توجه خاصی به یک زوج در یک خانه نزدیک خط راه‌آهن دارد و تصورهایی خود را درباره زندگی آن‌ها می‌سازد. اما یک روز، با شاهد شدن به اتفاق ناخوشایندی، تصمیم به گزارش به پلیس می‌گیرد. این تصمیم باعث می‌شود ریچل در زندگی پیچیده و پر از اسرار آن زوج قرار گیرد. اتفاقات پی در پی رخ می‌دهند و زندگی ریچل و آن زوج را به چالش می‌کشاند. حالا ریچل باید با عواقب تصمیمات خود روبرو شده و به درستی از واقعیت تشخیص بدهد.