主要出场人物：

• Edward “Ted” Stevens：主人公，出版社编辑，Marie的丈夫。
• Marie Stevens：Edward 的妻子。
• Miles Despard：Despard 家族的族长，已故。
• Mark Despard：Miles 的侄子，家族的新族长，Lucy 的丈夫。
• Lucy Despard：Mark 的妻子。
• Edith Despard：Mark 的妹妹，曾与 Partington 订婚。
• Ogden Despard：Mark 的弟弟。
• Partington 医生：Mark 的老朋友，曾是一名外科医生，后被吊销执照。
• Gaudan Cross：深居简出的真实罪案作家。
• Joe Henderson：Despard 家的园丁。
• Henderson 太太：Despard 家的女厨师、管家，Joe 的妻子。
• Myra Corbett：Miles 的护士。
• Margaret Lightner：Despard 家的女佣。

出版社编辑 Ted Stevens 在火车上审阅一本 Gaudan Cross 的书稿，内容关于女性投毒犯。书稿中附有一张摄于 1861 年的老照片，照片上的女人名叫 Marie D’Aubray，因毒杀罪被处以斩首，而她的相貌竟与 Stevens 的妻子 Marie 一模一样，甚至戴着同样款式的猫头手镯。书稿中提到，砒霜中毒的症状与胃肠炎几乎无法区分。Stevens 的邻居，富翁 Miles Despard，两周前刚因胃肠炎去世。Miles 晚年行为古怪，将自己锁在房间里，去世后人们在他枕头下面发现了一根系有九个绳结的绳子。

Miles 的侄子 Mark 告诉 Stevens，Miles 去世当晚，管家 Henderson 夫人看到一个身穿“古怪老式服装”的女人，穿过一道两百年前就被砖砌死的门，从 Miles 的房间凭空消失。Stevens 回到家，发现公文包里的照片不翼而飞，妻子 Marie 否认拿过照片。当晚，Mark 和 Partington 医生来访，声称 Miles 是被砒霜毒杀的，并请求 Stevens 协助他们潜入家族墓室，开棺验尸以寻找证据。Mark 详细叙述了案发当晚的情形。当晚，他和妻子 Lucy、妹妹 Edith 一起参加化妆舞会，Lucy 的装扮模仿了 Despard 家画廊里一幅 17 世纪著名投毒犯 Marquise de Brinvilliers 侯爵夫人的肖像画。Henderson 夫人在晚上 11:15 透过 Miles 房间的玻璃门门帘缝隙看到一个与 Lucy 装扮相似的女人递给 Miles 一个银杯，随后穿墙消失。Mark 在 Miles 的房间的衣柜里找到了那个银杯，经检验，杯中残留物中含有两格令的砒霜。

Stevens、Mark、Partington、老看墓人 Henderson 一同潜入 Despard 家的私人墓室，打开了 Miles 的棺材，却发现里面空无一物，只有一根系着九个绳结的绳子。墓室是完全封闭的花岗岩结构，入口完好无损，没有其他通道，尸体不可能被移走，所以这是一起不可能消失。

第二天，Brennan 警监奉命前来调查，他收到一封匿名信，指控 Miles 死于谋杀。警方调查表明，案发当晚 Lucy、Edith、Ogden、护士 Corbett、女佣 Margaret 等人均有确凿的不在场证明。Stevens 和 Marie 住在附近，只能互相提供不在场证明，嫌疑最大。Marie 曾问 Corbett 哪里能买到砒霜，但 Lucy 证实 Marie 不可能在短时间内复制出那件复杂的舞会服装。Mark 和 Brennan 砸开了 Miles 房间的墙壁，发现那是一堵坚实的砖墙，没有任何秘密通道。

Edith 在 Miles 的房间里发现一本关于巫术历史的书，向众人朗读。书中记载了“不死之人”（pas-morts）的传说——被处决的投毒女巫会死而复生，还描述了“九结绳”是一种巫术诅咒，受害者的尸体会从棺材中消失。Henderson 半夜取防水布封住墓室入口，完成后回到小屋，一进卧室便看到 Miles 的鬼魂坐在摇椅上晃动，甚至伸出手想要和他握手。Henderson 吓得仓皇逃窜，在沙发边摔倒失去意识。殡仪员 Atkinson 将 Marie D’Aubray 的照片送还给 Stevens，原来他不慎将照片掉在火车上。Atkinson 透露，他年迈的父亲有在绳子上打结的习惯，或许可以解释“女巫之梯”的由来。作家 Gaudan Cross 现身，揭示 Marie 并非 D’Aubray 家族后裔，而是被该家族一位痴迷巫术的远亲收养，因为她长相酷似那位 1861 年的毒杀犯，从小便饱受精神虐待。Cross 进一步破解了穿墙真相。

Cross 举起 Corbett 递给他的雪利酒，为自己的成功祝酒，随即倒地，因氰化物中毒瞬间身亡。Brennan 逮捕了 Corbett。

本作包含三起不可能犯罪：一女子穿墙消失，棺材里的尸体在密室中凭空消失，尸体复活。每个谜题都给出了符合逻辑的解答，结尾给出超自然的变格解释。这种“理性解释”与“超自然真相”的双重结构，是 Carr 在该作品中最大胆的尝试，使其成为推理小说史上极具争议和开创性的作品。