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1939年8月のイギリス、デヴォン州。U・N・オーエン夫妻から招待を受け“兵隊島”の邸宅を訪れた男女8人は、執事のロジャーズ夫妻に迎えられる。邸宅の各部屋にはわらべ歌「10人の兵隊」の詩が飾られ、食卓には10体の人形が置かれていた。オーエン夫妻の到着を待ちながら8人は夕食を終えくつろいでいた。すると突然スピーカーから謎の声が響く。それはロジャーズ夫妻を含めた10人の「過去の殺人」を告発するものだった。

不審な死を遂げたロジャーズ夫人とマーストン。教師のクレイソーンは、「10人の兵隊」の詩になぞらえた殺人だと主張する。ロジャーズ夫人が飲んだ鎮静剤を巡り、アームストロング医師とガンを患っていたウォーグレイヴ判事が疑われるが死因となるような強い薬は見つからなかった。一方ロンバードは、オーエンが犯人だとにらみ島内を捜索する。迎えの船は来ず、島に取り残された一行はオーエンから島に招待された経緯を話し始める。

詩のとおり次々と殺人が起こり、邸宅に残されたのはウォーグレイヴ判事、クレイソーン、ロンバード、ブロア、アームストロング医師の5人となった。それぞれが殺人にまつわる暗い過去を抱え疑心暗鬼を募らせるが、外は嵐で助けは呼べない。身を守るため全員で行動しようとするが、アームストロングの情緒不安定な態度に辟易したクレイソーンと判事は単独行動を取る。ロンバードの消えた銃は見つからないまま、新たな殺人が起こる。