כל יום רייצ'ל נוסעת ברכבת ללונדון. כל יום באותו מסלול. את שגרת חייה האפורה מפר רק זוג אחד, שעל פני ביתו היא חולפת מדי בוקר. ג'ס וג'ייסון, כך היא קוראת להם, ומפנטזת על החיים המושלמים שהם ודאי מנהלים. ג'ס וג'ייסון המאוהבים, הצעירים והיפים מסמלים את כל מה שרייצ'ל איבדה ואת כל מה שהיא מנסה לשכוח.
עד שיום אחד רייצ'ל רואה את ג'ס מנשקת גבר זר.
ולמחרת ג'ס נעלמת.
בניגוד לכל היגיון ובעיקשות הגובלת באובססיה, רייצ'ל מחליטה לחקור את היעלמותה של ג'ס ולהתחקות אחר עקבותיה של אישה שהיא אפילו לא מכירה.
אבל יש דברים שאנחנו לא יודעים על רייצ'ל. יש לה עבר שהיא מנסה להדחיק, ובזיכרון שלה יש הרבה יותר מדי חורים.
הבחורה על הרכבת הוא ספר מתח משובח ובנוי לעילא, המצליח לתעתע בקוראיו ממש עד הרגע האחרון.

פולה הוקינס חוקרת את חולשת הזיכרון האנושי ומראה עד כמה קל, בעִתות ייאוש, לבלבל בין דמיון ומציאות.