Un crime a été commis dans la «chambre jaune». Sa fenêtre et sa porte étaient pourtant verrouillées de l'intérieur ; l'une est garnie de barreaux, l'autre donne sur une pièce où se trouvaient le père de victime et son assistant du moment où elle a crié. Comment l'assassin est-il entré ? Par où est-il sorti ? Ce mystère, qui déroute la police, éveille l'intérêt du jeune journaliste Rouletabille. Tout au long de son enquête, de nombreux et curieux évènements semblent épaissir le mystère et tiennent le lecteur en haleine.