Joseph Rouletabille, reportér místních novin, vyšetřuje pokus o vraždu Mathilde Stangersonové, která používá žlutý pokoj, podle kterého se titul jmenuje, jako svou ložnici. V době, kdy padly výstřely z revolveru, byl její pokoj zamčený a okna zamřížovaná, ale když její otec vstoupí poté, co dveře násilím otevřel, není tam nikdo kromě Mathilde. Takže kdo to udělal a jak se mu podařilo utéct?