A Sofia, au cours d'une soirée donnée par Théodora Mestikov, un individu se faisant passer pour Arsène Lupin dérobe une précieuse collection de tableaux. A Paris, où il vient de sauver un condamné à mort, Lupin a vent de l'affaire et décide de se rendre à Sofia afin de démasquer l'usurpateur et, en guise de punition, de s'approprier les toiles. Endossant l'identité d'Hercule Moirot, le gentleman cambrioleur monte dans l'Orient-Express et file vers la Bulgarie. Il n'apprendra qu'après son enlèvement par des terroristes du rail que la fille de Théodora, étudiante à Paris, avait pris le même train que lui pour aller rendre visite à sa mère...