En un caluroso día de agosto de 1939, ocho personas llegan a la Isla Soldier, habiendo sido invitados supuestamente de viejos amigos o de los dueños de la isla, el matrimonio Owen. Los anfitriones no se encuentran allí, pero son recibidos por el personal de servicio, el matrimonio Rogers. Cada uno de los invitados encuentra una copia del poema "Diez soldaditos" colgada en la pared de su habitación, y también observan un centro de mesa formado por diez pequeñas figuras de jade en la mesa del salón. Tras la cena, el señor Rogers, tal como se le ordenó, pone un disco en un gramófono, el cual reproduce una grabación en la que se acusa uno a uno a los invitados y también a los señores Rogers de ser responsables de la muerte de alguna persona o personas en el pasado, por lo que no fueron castigados. Uno de los invitados resulta ser un impostor bajo una falsa identidad, y en realidad es un detective llamado Blore. Todos ellos niegan las acusaciones, excepto dos, Philip Lombard y Anthony Marston. Éste último muere envenenado con cianuro en su bebida, de manera similar a lo que dice la primera estrofa del poema. Al día siguiente, la señora Rogers aparece muerta en su cama, por causas desconocidas (aunque el doctor Armstrong lo atribuye a una sobredosis de somníferos), al igual que lo que dice la segunda estrofa del poema. Vera Claythorne muestra al doctor Armstrong que dos figuras de la mesa del salón han desaparecido.

El envenenamiento de las dos víctimas arroja las sospechas sobre el doctor Armstrong, cuyo maletín es registrado. Mientras se inicia una búsqueda por la isla del misterioso "U.N. Owen", las acusaciones empiezan a salir a la luz: Philip Lombard confirma que mató a 21 hombres de una tribu africana a cambio de una recompensa en diamantes, Emily Brent recuerda el triste pasado de su doncella Beatrice Taylor, y el general MacArthur enloquece atormentado por la culpa de haber matado a su subordinado, Arhtur Richmond, al descubrir que era el amante de su esposa. Después de que el general es asesinado de un golpe en la cabeza con un telescopio, los siete que quedan vivos se dan cuenta de que quien les haya atraído hasta allí quiere hacerles pagar por sus supuestas culpas. Wargrave expone la teoría de que las invitaciones han sido una trampa y que el asesino es uno de ellos. Después de que el mayordomo Rogers aparezca destripado con un hacha y Emily Brent apuñalada con una de sus agujas de costura, los cinco supervivientes se unen para registrar todas las habitaciones y desenmascarar al asesino.

De las diez personas que había inicialmente en la isla, solo cinco quedan vivas. Tras un momento de confusión, el juez Wargrave aparece muerto aparentemente de un disparo en la cabeza, y vestido de magistrado para cumplir el verso del poema. Los cuatro restantes se sumergen en una bacanal demente con alcohol y drogas. Durante la noche, el doctor abandona la casa, haciendo que los demás crean que es el asesino. Los otros tres tratan de hacer señales de socorro, pero Blore es sorprendido por el asesino llevando una piel de oso, y muere apuñalado. Posteriormente, el cadáver del doctor Armstrong aparece arrastrado por la marea, quedando vivos únicamente Vera y Philip. Vera consigue engañar a Lombard y robarle la pistola. Cuando él trata de recuperarla, ella descarga el revólver sobre él y lo mata. Vera vuelve a su habitación, donde encuentra una cuerda con un nudo corredizo colgada del techo. Vera, en un estado de trance, se dispone a ahorcarse. En ese momento, Wargrave entra en la habitación, vivo, y revela cómo quiso crear un misterio irresoluble y castigar a personas culpables. Vera intenta negociar con Wargrave, pero él retira la silla en la que ella está apoyada, dejándola morir. Wargrave vuelve al salón, donde dispone la mesa para dos, carga la última bala en el revólver y se dispara. El retroceso del revólver hace que salga despedido y caiga en el otro lugar de la mesa, creando un misterio irresoluble, como Wargrave había planeado.