Het verhaal, naar de gelijknamige roman van Paula Hawkins, volgt Rachel (Blunt). Zij raakt in een depressie nadat Rachels ex-man haar verlaat voor zijn minnares, Anna (Ferguson). Enigszins doelloos in het leven neemt ze elke dag, op hetzelfde tijdstip, de trein. Gedurende haar reis ziet ze elke ochtend hetzelfde stel op hun terras ontbijten. Ze slaat hen tot 'Jess' (Bennett) en 'Jason', het perfecte stel zonder relatieproblemen. Maar wanneer Jess mysterieus verdwijnt, zit er voor Rachel niets anders op dan uit te zoeken wat er gaande is.
Mochten de mannen echt een plaats in deze thriller bemachtigen, dan is het de bedoeling dat Evans de ex-man van Rachel belichaamt en Leto 'Jason.' Het scenario is afkomstig uit de pen van Erin Cressida Wilson. Tate Taylor (regisseur van The Help) zal het project overzien. The Girl on the Train moet ergens volgend jaar uitkomen.