レイチェル（エミリー・ブラント）は愛する夫と離婚し、傷心の日々を送っていた。落ち込む彼女にとって、通勤電車の窓から見える“理想の夫婦”だけが慰めだった。その二人は、かつてレイチェルが夫のトム（ジャスティン・セロー）と暮していた家の近くに住んでいる。その家で今は、トムと妻のアナ（レベッカ・ファーガソン）が、生まれたばかりの娘と新しい生活を始めている。ある朝、レイチェルはいつもの車窓から、“理想の妻”が不倫している現場を目撃する。翌日、夫婦の様子が気になったレイチェルは、確認するため駅を降りる。しかし、彼らの家へ向かったところから記憶がなくなり、気がつくとレイチェルは自分の部屋で大けがをして倒れていた。そして間もなく、“理想の妻”の死体が発見される。レイチェルは、あの日の空白の時間のおかげで、周囲から疑惑の目を向けられる。レイチェルが記憶を取り戻そうとすると、関係者たちの思わぬ秘密が明らかになっていく……。