Le mécanicien Jacques Lantier, aide du chauffeur Pecqueux, conduit sa locomotive " la Lison " entre le Havre et Paris. Il s'éprend de Séverine la jeune et jolie épouse de Roubaud, le sous-chef de gare du Havre. Celui-ci pourtant très jaloux, laisse cette liaison se nouer sous ses yeux car il pense que Lantier le soupçonne - malgré l'arrestation du braconnier Cabuche- d'être le meurtrier du châtelain Grand-Morin. Lantier ne voyageait-il pas dans le même wagon le jour où il tua l'ancien amant de sa femme, en obligeant celle-ci à être sa complice?
Séverine, devenue la maîtresse de Lantier, lui suggère bientôt de supprimer son encombrant mari. Mais il est victime d'une lourde hérédité alcoolique qui le pousse à tuer les femmes qu'il approche; aussi dans une crise de folie assassine-t-il sa jeune maîtresse. Fou de chagrin et de remords et désespéré de cette impuissance à se dominer, il se jette sur le ballast alors que sa " Lison " roule à pleine vitesse.