Après avoir réussi le fameux hold-up du train postal Glasgow-Londres, le Cerveau, un insaisissable criminel, prépare un nouveau cambriolage de haute voltige. Il vise cette fois un train de l'OTAN reliant Paris à Bruxelles, lesté d'un fabuleux magot, rien de moins que les fonds secrets des nations adhérentes. Le gangster s'adjoint les services d'un caïd de la mafia américano-sicilienne, Frankie Scannapieco. Il ignore cependant qu'un minable escroc français, Arthur Lespinasse, tout juste évadé de la prison dont il allait être libéré quatre jours plus tard, a eu la même idée que lui. Pauvre en moyens mais ingénieux, Arthur entraîne son ami Anatole, un chauffeur de taxi, dans l'aventure. Anatole renâcle autant qu'il le peut mais finit par se retrouver dans le même wagon plombé que son extravagant ami.