Después de mucho tiempo sin verse, Hércules Poirot se reencuentra con su viejo compañero el capitán Hastings, que desde hacía tiempo estaba viudo. Cuando se encuentran en Styles Court el gran detective le dice a su amigo que uno de los invitados aparentemente inofensivos, hay uno identificado como "X", un despiadado asesino en serie. Poirot es consciente de que deben trabajar con rapidez antes de que el asesino atacase de nuevo, incluso si esto significa poner su vida en peligro...
Mr. X era un asesino en serie que había participado en cinco asesinatos, pero siempre se salía con la suya cada vez, porque nadie sospechaba de él. La culpa siempre recaía en un único sospechoso, con motivos irrefutables, pero el sospechoso no era el culpable... el culpable era Mr. X. Cuatro de estos sospechosos posteriormente fallecieron (uno de ellos ejecutado en la horca), pero en el caso de Freda Clay, que le dio su tía una sobredosis de morfina, no se consideró como muy pocas pruebas para procesarlo.
Hastings está de acuerdo en que es muy poco probable que sea una coincidencia si X estaba conectado con las cinco muertes, pero Poirot, que ahora usa una silla de ruedas debido a la artritis y necesita la ayuda de su nuevo asistente Curtiss, no le dará el nombre de X. Simplemente deja claro que X está en la casa, que ha sido convertida en un hotel privado por los nuevos propietarios: el coronel y la señora Luttrell.
Hastings descubre ciertas revelaciones en los siguientes días. Elizabeth Cole, otra huésped en el hotel, le revela que ella es en realidad la hermana de Margaret Litchfield, quien había confesado el asesinato de su padre en uno de los cinco casos de X. Margaret había muerto en el asilo mental de Broadmoor y Elizabeth se sentía estigmatizada por el caso. Más tarde ese día, Hastings y varias otras personas presencian una discusión entre el coronel Luttrell y su esposa. Poco minutos después, él le hiere con un rifle de caza, aparentemente confundiéndola a ella con un conejo. Hastings rápidamente piensa que ése es precisamente el tipo de accidente con el que X está asociado, pero la señora Luttrell se recupera rápidamente.
Hastings está preocupado por las atenciones que recibe su hija Judith por parte del mayor Allerton, que está casado pero distanciado de su católica esposa. Mientras él y Elizabeth están con Stephen Norton, otro huésped y un aficionado observador de aves, Norton ve algo a través de los prismáticos que parece molestarle. Hastings sospecha que se trata de algo que ver con Allerton y, cuando sus torpes intentos por persuadir a Judith para dejar de lado a Allerton consiguen que ella se enfade, planea el asesinato de Allerton. Se queda dormido esperando para envenenarlo y piensa las cosas de manera muy diferente cuando se despierta al día siguiente.
Barbara Franklin, la esposa del Dr. Franklin y amiga de la infancia de Sir William Boyd Carrington, muere la noche siguiente. Ha sido envenenada con sulfato de fisostigmina, un extracto de la haba de Calabar que su marido había estado investigando. Después del testimonio de Poirot en la investigación judicial - que la señora Franklin estaba alterada y que había salido del laboratorio del Dr. Franklin con una pequeña botella - el juez dicta un veredicto de suicidio, pero Hastings sospecha que fue asesinada y Poirot lo confirma.
Norton, todavía evidentemente molesto por lo que ha visto a través de los prismáticos, le pide a Hastings un consejo, que consiste en confiar en Poirot. Poirot organiza un encuentro entre los tres y dice que Norton no debe hablar con nadie más de lo que ha visto. Esa noche, Hastings es despertado por unos ruidos y ve a Norton - con su bata, el cabello gris desordenado y su cojera característica - volver a su dormitorio. A la mañana siguiente, sin embargo, Norton es encontrado muerto en su habitación, cerrada por dentro, con un agujero de bala situado perfectamente en el centro de la frente, la llave en el bolsillo de la bata y una pistola (confirmada como suya por una criada) cerca. Al parecer, X ha golpeado de nuevo.
Poirot estudia con Hastings las pruebas, señalando que su creencia de que había visto a Norton aquella noche se basaba en evidencias débiles: la bata, el cabello, la cojera. Sin embargo, parece que no hay nadie en la casa que pudiese haber suplantado a Norton, que era un hombre de baja estatura. Hastings sufre un devastador golpe cuando Poirot muere esa noche, al parecer por causas naturales. Sin embargo, él le deja a Hastings unas pistas: una copia de Otelo y una nota diciendo que Hastings hablase con su antiguo asistente, Georges.
En las semanas que siguen a la muerte de Poirot, Hastings se tambaleó al descubrir que Judith había estado enamorada todo el tiempo del Dr. Franklin, y ahora se había casado con él y se iban a investigar a África. ¿Fue Judith la asesina? Cuando habla con Georges, Hastings descubre que Poirot había llevado peluca y también que Poirot había alegado razones vagas para emplear a Curtiss. ¿Tal vez el asesino fue Curtiss?
La solución, en uno de los mejores y sorprendentes finales de Christie, está contenida en una confesión escrita que se envía a Hastings por los abogados de Poirot, cuatro meses después de la muerte de éste. En esa confesión, Poirot revela que desde hacía algún tiempo llevaba un bigote falso y una peluca y le explica que X era Norton, un hombre que había perfeccionado la técnica de Yago en Otelo: la aplicación de presión psicológica a medida que se necesita para provocar a la gente para cometer asesinatos, cuando normalmente uno deja que el otro viva y desecha sus deseos de matarlo simplemente por el calentón del momento. Norton hacía todo esto sin que nadie realmente darse cuenta de lo que estaba haciendo.
Una y otra vez Norton había demostrado esta capacidad, en primer lugar por las declaraciones aparentemente torpes que incitaron al coronel Luttrell para disparar un tiro homicida a su esposa y luego por su cuidadosa manipulación de Hastings para empujarle a asesinar al comandante Allerton. Fue un montaje de Norton lo que creó la impresión de que Judith amaba a Allerton, cuando en realidad ella había estado enamorada de Franklin desde el principio. El potencial homicida de Hastings había sido, sin embargo, evitado por la acción de Poirot que le obligó a tomar un chocolate caliente drogado la noche en que él tenía la intención de matar a Allerton. Poirot sabía que Hastings no era un asesino, pero de no haberle drogado, Hastings habría sido ahorcado por asesinato, mientras que el "verdadero" criminal habría escapado aparentemente inocente.
Privado de su presa por segunda vez, Norton volvió su atención hacia la señora Franklin, que fue persuadida para intentar asesinar a su marido, para después irse con el rico y atractivo Carrington Boyd. Por una ironía del destino, sin embargo, Hastings sí había intervenido en este asesinato, dando la vuelta a una mesilla giratoria con varios libros mientras inocentemente buscaba un libro, había intercambiado las tazas de café y la envenenada fue a parar a manos de la propia señora Franklin. Poirot sabía todo esto, pero no podía probarlo. Imaginó que Norton, que había sido deliberadamente inexacto sobre lo que había visto a través de los prismáticos al intentar dar a entender que había visto a Allerton y Judith, ahora intentaba convencer a la gente que había visto a Franklin y Judith, para implicarles en el aparente suicidio de la esposa de Franklin. La única solución era que Poirot asesinase a Norton él mismo.
En su encuentro, reveló a Norton lo que sospechaba y le dijo que tenía la intención de "ejecutarle". Luego le dio chocolate caliente. Norton, arrogantemente seguro de sí mismo, tanto de la acusación como de la amenaza, insistió en intercambiar las tazas. Seguro de que pediría el cambio, Poirot había drogado ambas con las pastillas para dormir que habían sido previamente utilizadas para drogar a Hastings. Drogó las dos sabiendo que su cuerpo tenía una mayor tolerancia debido a los años de consumo y una dosis que pondría Norton fuera de combate a él no le afectaría.
Con Norton inconsciente, Poirot, cuya incapacidad ha sido falseada (un truco para el que necesitaba un asistente temporal que no sabía de su salud y aceptaría su palabra sin dudad) trasladó el cuerpo dormido de Norton de vuelta a la habitación en su silla de ruedas. Entonces, se disfrazó como Norton, se quitó la peluca, se puso la bata de Norton y alborotaba su grisáceo cabello. Poirot era el único sospechoso de la casa más bajo que Norton. Disfrazado de Norton llamó a la puerta de Hastings para que le viese y con esta treta se estableció que Norton estaba vivo después de que saliera de la habitación de Poirot. Al volver con Norton, Poirot le disparó - con simetría característica pero innecesaria - en el centro de la frente. Cerró con llave la habitación con un duplicado que Hastings sabía que Poirot poseía. Hastings y el lector podían suponer que el duplicado de la llave era de la propia habitación de Poirot, pero Poirot había dicho que se había cambiado de habitación antes de la llegada de Norton y fue de esa habitación anterior de la que tenía la llave.
Las últimas acciones de Poirot fueron escribir la confesión y esperar su muerte, que aceleró al esconder las ampollas de nitrito de amilo (el remedio en caso de ataque al corazón) fuera de su propio alcance. Quería ponerse en manos del "bon Dieu" (el buen Dios) y tratar de evitar la arrogancia tradicional del asesino donde podría llegar a creer que tenía el derecho de matar a los que considerara necesario eliminar. Su último deseo es implícitamente que Hastings se casase con Elizabeth Cole.
