Мистер Гастингс встречается со своим старым другом, знаменитым детективом Эркюлем Пуаро, ведущего расследование, в котором замешана преступная организация «Большая четвёрка». Неожиданно в спальню Пуаро врывается измождённый, грязный человек и падает в обморок. Ненадолго придя в себя, незнакомец сообщает, что мозговой центр «Большой четвёрки» и первый номер — американец Ли Чан-иен, третий номер — женщина-француженка, а номер четыре — палач-экзекутор. Оставив незнакомца дома, Пуаро уезжает, но ему приходит в голову одна мысль, и он возвращается. Вернувшись домой, Пуаро находит непрошеного гостя мёртвым.
К знаменитому детективу приходит человек и сообщает, что умерший сбежал из сумасшедшего дома. Прибывший инспектор полиции Джепп узнаёт незнакомца — это некий Меерлинг из внешней разведки. По данным Джеппа, Меерлинг должен сейчас находиться в России.
Обследовав комнату и труп, Пуаро приходит к выводу, что Меерлинг был убит. Убийца влез в окно, засунул жертве в рот кляп и дал понюхать синильной кислоты. Увидев, что остановившиеся часы показывают четыре часа, Пуаро приходит к выводу, что это знак — убийцей был палач-экзекутор номер четыре. Позвонив в психиатрическую лечебницу, Пуаро выясняет, что от них никто не убегал. Его недавний посетитель и был четвёртым номером.
Пуаро встречается с Джоном Инглесом, человеком, хорошо знающим преступный мир Китая. Знаменитого детектива интересует Ли Чан-иен. Инглес сообщает, что Ли Чан-иен управляет людьми как марионетками, горе тому, кто встанет на его пути. Инглес узнал о «Большой четвёрке» от старого моряка Уолли, который просил спастись от них.
Пуаро едет в небольшую деревушку, где живёт Уолли, но моряка утром убили, взяв дорогие статуэтки. Живущие в доме дворецкий и служанка ненадолго вышли. Вернувшись, дворецкий пошёл к себе в комнату, а служанка обнаружила труп. В таком местечке чужака сразу бы обнаружили, он бы не смог пробраться в дом незамеченным. Полиция обыскивает дворецкого и находит среди его вещей пропавшие статуэтки и документы, показывающие, что недавно он был освобождён из тюрьмы, где сидел за квартирные кражи.
Пуаро сомневается, что Уолли убил дворецкий — обычный вор просто сбежал бы. Значит, это дело рук «Большой четвёрки». Обследовав комнату, где произошло убийство, знаменитый детектив замечает, что следы ведут из комнаты в кухню и обратно. Зачем убийце возвращаться? Служанку, которая много лет живёт в деревушке и которую давно знают все жители, он исключает. В холодильнике Пуаро находит замороженное мясо.
Пуаро навещает в тюрьме дворецкого, который рассказывает, что когда он вышел из тюрьмы, его встретил некий Сандерс и поручился за него перед Уолли. Сандерс снабдил дворецкого ботинками, чтоб совершить убийство и запутать следы. На Сандерса не обратили внимание, так как он приехал в деревню под видом мясника и принёс замороженное мясо. Дворецкий признаёт, что украл статуэтки. Знаменитый детектив устанавливает по приметам, что Сандерс и человек приходивший к нему якобы из психиатрической лечебницы — одно и тоже лицо.
Инспектор Джепп приводит к Пуаро капитана Кента, работающего в американской внешней разведке. Кент разыскивает исчезнувшего таинственным образом в Париже учёного Холлидея, изобретшего уникальный аппарат. Капитану известно, что аппарат интересует «Большую четвёрку». Вполне возможно, что к исчезновению имеет отношение француженка — третий номер.
Пуаро навещает миссис Холлидей, которая рассказывает, что её муж, всецело преданный работе, ушёл рано утром из гостиницы и не вернулся. Детектив едет в Париж, где посещает мадам Оливье, известного учёного, с которой встречался Холлидей. Она не сообщает ничего, чтобы могло пролить свет на исчезновение, но внимание Пуаро привлекает секретарша мадам Оливье. Возле входа в дом на Пуаро и Гастингса падает дерево, и только реакция знаменитого детектива спасает друзей от смерти.
Обследовав виллу мадам Оливье, Пуаро приходит к выводу, что, выйдя от неё, Холлидей пошёл на соседнюю виллу, а в гостиницу вернулся член «Большой четвёрки», переодетый Холлидеем. Пуаро возвращается в дом, чтобы побеседовать с секретаршей. Ею оказывается его старая знакомая, когда-то ограбившая его графиня Росакова, живущая теперь под именем мадам Вероно. Под натиском Пуаро мадам Вероно признаётся, что работает на «Большую четвёрку». Она звонит на соседнюю виллу, и Холлидей возвращается в гостиницу, но ничего не хочет рассказывать про похитителей.
В гостиницу к Пуаро и Гастингсу приходит незнакомец и предлагает Пуаро крупную сумму за то, чтоб он отказался от расследования. Между посетителем и Гастингсом завязывается драка, незнакомец убегает, выронив записку с датой и местом следующего заседания «Большой четвёрки». Пуаро считает, что его хотят заманить в ловушку, и ничего не предпринимает.
Мадам Оливье просит Пуаро приехать к ней — пропала её секретарша, похитив некоторые бумаги. Возможно она вернётся за более ценными документами, поэтому Пуаро имитирует отъезд из Парижа, чтобы запутать преступников. Вернувшись на виллу мадам Оливье, Пуаро попадает в ловушку, которую подстроила хозяйка — француженка из «Большой четвёрки». Перехитрив мадам Оливье, Пуаро возвращается в Лондон.
Знаменитый детектив получает письмо от американского миллионера Эйба Райленда, который возмущён тем, что Пуаро должен был приехать в Южную Америку и не приехал. Также американец сообщает, что ищет себе секретаря. Загримировав Гастингса, Пуаро отправляет друга к Райленду. Тот принимает Гастингса на работу и селит его на своей лондонской вилле.
Гастингс симпатизирует секретарше Райленда мисс Мартин. Как-то девушка признаётся, что ищет другую работу, так как хозяин всё время оскорбляет её. А недавно он чуть не набросился на неё с кулаками, когда она случайно нарушила его приказ не вскрывать конверт, отмеченные цифрой «четыре». Девушку используют как ловушку, в которую попадает Гастингс. Спасает его следивший за своим другом Пуаро. Райленд — это американец из «Большой четвёрки», а его лакей — палач-экзекутор.
Спустя месяц Пуаро и Гастингс приезжают в небольшой городок, где убит один из жителей — мистер Пейнтер. Покойный много лет путешествовал и недавно осел в Англии, пригласив к себе жить племянника, единственного своего родственника. В доме жили также несколько слуг, один из которых был китайцем.
Несколько дней назад Пейнтер почувствовал себя плохо. Доктор Квентин сделал ему укол и почему-то стал расспрашивать экономку о слугах. На следующий день горничная почувствовала запах палёного мяса из кабинета хозяина. Взломав запертую дверь, слуги увидели мёртвого мистера Пейнтера, голова которого была засунута в камин и обуглена до неузнаваемости. Палец покойного был вымазан чернилами. На полу рядом с телом лежала газета, на которой были выведены слова «жёлтый жасмин» и две линии, похожие на четвёрку.
На дознании выяснилось, что доктор Квентин не являлся лечащим врачом покойного, а только заменял его постоянного врача. Покойный пожаловался доктору на странный вкус блюда, которое подали за обедом. Доктор ввёл ему успокоительное, а анализ подтвердил, что в блюдо подсыпали яд.
Прибыв на место преступления, Пуаро узнаёт, что мистер Пейнтер писал о Китае книгу, рукопись которой пропала. Слуга-китаец признаётся, что готовил хозяину обед, но, увидев на газете знак «четыре», вздрагивает. Племянник Пейнтера Джеральд сообщает, что накануне уходил, пришёл поздно. Дядю он не видел много лет и приехал, узнав, что тот вернулся из путешествия.
Поразмыслив, Пуаро приходит к выводу, что доктор Квентин запугал Пейнтера, и тот попросил сделать анализ еды. Доктор вколол Пейнтеру смертельную дозу яда, сока жёлтого жасмина. Пейнтер догадался об этом и, умирая, написал на газете. Уходя, доктор оставил открытым окно. Позже он вернулся, сунул уже мёртвого Пейнтера в огонь, забрал книгу и ушёл, подсыпав яд в еду, которую отдал на анализ. Настоящий доктор Квентин находится сейчас где-то заграницей, а к Пейнтеру приходил Номер Четыре.
Пуаро заинтересовывается смертью американского шахматиста Уилсона, который скончался от сердечной недостаточности во время игры с русским шахматистом Савроновым, которая проходила у Савронова дома. В руке покойного, на которой остался шрам, была зажата шахматная фигурка из уникального набора Савронова.
Пуаро вместе с Гастингсом навещает Савронова. Он заинтересовывается ковром, лежащим в гостиной, — красивая вещь пробита гвоздём. Сначала к гостям выходит племянница Савронова, Соня и делится своими соображениями. По мнению слуги девушки, Уилсона отравили. Но яд был предназначен для её дяди, который боится «Большой четвёрки». Недавно дяде подарили шахматный столик, который стоял посреди комнаты, а сейчас стоит в углу. Знаменитый детектив рассматривает уникальный шахматный набор.
Пуаро встречается с шахматистом, который слёг от переживаний. В случае его смерти всё состояние достанется племяннице, которую дядя не видел много лет и знал ребёнком. Уверен ли он, что это настоящая Соня? Пуаро узнаёт, что Уилсон во время матча пил только виски с содовой, а его сосед снизу — член парламента, который сейчас в отъезде.
Пуаро показывает Гастингсу фигурку, которую он взял в шахматном наборе. Она точно такая же, как и та, что была зажата в руке у Уилсона, только тяжелее из-за впаянного в неё металлического стерженя. Столик проводкой соединён с нижней квартирой. Когда Уилсон дотронулся до фигурки, его ударило током, от чего у него на руке остался шрам. Пуаро предполагает, что Соня — агент «Большой четвёрки», а слуга — Номер Четыре. Но неожиданно его осеняет догадка, и он решает вернуться к Савронову. Там знаменитый детектив видит, что Соня лежит связанная с кляпом во рту, а шахматист исчез. Пуаро понимает, что исчезнувший Савронов и есть Номер Четыре.
Проходит полгода. Гастингс получает письмо, в котором сообщается, что его жена похищена. Оставив Пуаро намёк, что замешана «Большая четвёрка», Гастингс следует за посланником преступников, китайцем, и попадает в богатый дом. Там ему предлагают сделку: его жену отпустят, если Гастингс выдаст им Пуаро. Скрепя сердце, Гастингс вынужден подчиниться.
Появившегося Пуаро Гастингс предупреждает, что это ловушка, но тут раздаётся взрыв. Пуаро догадался, кто похитил Гастингса, и принёс с собой бомбу. За жену Гастингс может не волноваться, она в надёжном месте.
Поразмыслив, Пуаро приходит к выводу, что Номер Четыре — актёр. Он достаёт списки актёров, покинувших сцену несколько лет тому назад и подходящих по росту. Знаменитого детектива заинтересовывает Клод Даррелл. Он встречается с его приятельницей, которая обещает найти фотографию Клода и сообщает, что актёр любит скатывать шарики из хлебных крошек. Неожиданно её сбивает автомобиль.
Пуаро передаёт все собранные им сведения в министерство внутренних дел. Также он сообщает, что теперь расследование будет вести его брат-близнец Ахилл.
К Пуаро приходит медсестра, мисс Палмер, которая ухаживает за неким мистером Темплтоном. Она подозревает, что её пациента хотят отравить, поэтому приносит в бутылочке его еду. Мисс Палмер слышала, как мистер Темплтон говорил о неких «четверых», которые его прикончат.
Пуаро наводит справки о медсестре, отдаёт еду на анализ и приезжает в дом Темплтонов, используя как предлог кражу драгоценностей. Во время обеда Пуаро имитирует приступ и, улучив момент, сбегает. Сын Темплтона за обедом скатывал шарики — он Номер Четыре, а Пуаро заманили в ловушку. Дома Пуаро берёт коробок спичек, который взрывается. Пришедшему в себя Гастингсу сообщают, что его друг погиб.
Гастингс пытается продолжить расследование, но ему угрожают, а затем передают письмо, написанное Пуаро до его гибели, в котором тот просит друга уехать в Южную Америку. На корабле Гастингса пересаживают в шлюпку и доставляют в Бельгию по приказу министерства внутренних дел. Там, в небольшой деревушке он встречает живого и невредимого Эркюля Пуаро.
Пуаро подключает полицию для поимки «Большой четвёрки». В ресторане отеля они видят Клода Даррелла. Актёр подсаживается к ним, но тут гремит взрыв, и друзья попадают в ловушку, в которую их заманили руководители организации. Гастингс замечает, что находящийся рядом с ним человек не Эркюль Пуаро, хотя и очень похож. Он называется Ахиллом, близнецом знаменитого детектива. Ахилл предлагает всем руководителям «Большой четвёрки» добровольно сдаться, так как они окружены. Присутствующая здесь же графиня Русакова обещает помощь, если Ахилл найдёт её пропавшего сына. Она помогает детективам выбраться из ловушки за несколько мгновений до взрыва.
На свободе выясняется, что Ахилл — это переодетый Эркюль. Все руководители «Большой четвёрки» гибнут, а Пуаро собирается помочь графине в поисках сына.