A la suite de la tentative d'assassinat de la belle Mathilde, fille du célèbre Professeur Stangerson, le jeune reporter Joseph Rouletabille, accompagné de son ami et photographe Sainclair, se rend au château du Glandier pour élucider le mystère.
Qui est l'agresseur ? Quel est son mobile ? Et surtout comment a-t-il pu s'échapper de la chambre jaune qui était fermée de l'intérieur ?
Le célèbre inspecteur Frédéric Larsan soupçonne Robert Darzac, le fiancé de Mademoiselle Stangerson...