Zwei schwedische Terroristen überfallen in Genf ein geheimes Labor und infizieren sich dabei mit einem lebensgefährlichen Virus, für den es kein Heilmittel gibt. Einem der beiden gelingt die Flucht in den Express-Zug nach Stockholm, wird auf der Flucht jedoch entdeckt. Der Zug wird mit Wachen besetzt und hermetisch abgeriegelt. Colonel Mackenzie (Burt Lancaster) fasst den Plan, den Zug in ein ehemaliges Konzentrationslager in Polen umzuleiten, das als Quarantänezone genutzt werden soll.
Während die Passagiere erfahren, dass der Zug auf die einsturzgefährdete Cassandra-Brücke zurast, erzielt der Arzt Dr. Chamberlain (Richard Harris) mit seiner Frau (Sophia Loren) Erfolge bei der Heilung der Zuginsassen. Doch Colonel Mackenzie beharrt stur auf seinem Plan und ein nervenzerreißender Wettlauf ums Überleben beginnt.