Sul quotidiano "Le Matin"del 26 ottobre 1892 viene riportata una notizia che ha dell'incredibile. La figlia di un noto scienziato, la signorina Mathilde Stangerson, è la vittima di un tentato omicidio. Il luogo dell'aggressione è la camera gialla, la stanza da letto della donna, e pare che al momento dell'attentato la porta e la finestra, dotata di inferriate, fossero chiuse dall'interno, rendendo inspiegabile come l'assassino sia potuto fuggire dopo il crimine. Accompagnato dall'avvocato Sainclair, il giornalista Joseph Josephin, soprannominato Rouletabille, si reca al castello di Glandier dove è avvenuto il caso e incontra sul luogo il famoso ispettore Frédéric Larsan. I due vengono a sapere che il fidanzato della signorina Stangerson, Robert Darzac, non era presente nel momento dell'aggressione e che sono stati arrestati i guardiani della residenza con l'accusa di essere suoi complici. Tra i vari oggetti trovati nella camera gialla ci sono la pistola usata per difendersi dall'aggressore e un grosso osso di montone, la probabile arma del delitto; in seguito lo stesso Rouletabille troverà un capello biondo di donna sullo spigolo di un comodino di marmo. Viene rilevata un'impronta di scarpa e quella di un pacco di grosse dimensioni, che fanno supporre a Rouletabille che il movente dell'attentato sia stato il furto. L'ipotesi viene avvalorata quando essi vengono a sapere che da una cassaforte, la cui chiave era stata smarrita dalla figlia insieme alla borsetta, erano stati trafugati alcuni documenti relativi a importanti esperimenti scientifici del dottor Stangerson. Nonostante la polizia, coordinata dal capo della Sureté Frédéric Larsan, arresti Robert Darzac Rouletabille prosegue per conto proprio le indagini, seguendo lo sviluppo della vicenda che si svolge soprattutto nel castello degli Stangerson. Il giorno del processo Rouletabille rivela il nome del colpevole e di chi si cela sotto quel nome...