Το πρόσωπο που κλέβει την παράσταση μέσα σε αυτό το τραίνο που κάνει το δρομολόγιο Σαγκάη – Πεκίνο είναι η λαμπερή Λίλι (Μάρλεν Ντίτριχ), γνωστή και ως Σανγκάη Λίλι, μια γυναίκα ελευθέρων ηθών που - φορώντας σαγηνευτικά φορέματα - προσελκύει πελάτες και έπειτα τους «ξεζουμίζει». Όσοι από τους άλλους Ευρωπαίους βρίσκονται πάνω στο τραίνο την σνομπάρουν ή την μέμφονται, αλλά ο λοχαγός Χάρβεϊ (Κλάιβ Μπρούκ), γιατρός του βρεττανικού στρατού και επιβάτης και αυτός του «Shanghai Express», είναι ακόμα ερωτευμένος μαζί της. Οι δυο τους είχαν μια παλιά ερωτική σχέση, αλλά ο εγωισμός εμποδίζει την επανασύνδεσή τους. Όταν κάποια στιγμή το τραίνο καταλαμβάνεται από επαναστάτες, η αγάπη μεταξύ της Λίλι και του λοχαγού θα μπει σε νέα δοκιμασία...