"Kvinden i toget" handler om Rachel, der følger den samme rutine hver morgen. Hun tager toget ind til London med de andre pendlere. På ruten holder toget stille foran et bestemt hus og Rachel betragter det smukke unge par, der bor der. Hun fantaserer om dem, hvad de hedder, hvordan deres liv er. I hendes hoved er parrets liv helt perfekt.
 En morgen ser Rachel noget dybt chokerende fra sit vindue i toget - og kort efter er kvinden sporløst forsvundet. Rachel kontakter politiet og blander sig i efterforskningen. Men kan politiet stole på Rachel som et vidne? Og kan Rachel stole på sine egne øjne?