La porte de la chambre fermée à clef « de l'intérieur », les volets de l'unique fenêtre fermés, eux aussi, « de l'intérieur », pas de cheminée...
Qui a tenté de tuer Mlle Stangerson et, surtout, par où l'assassin a-t-il pu quitter la chambre jaune ?
C'est le jeune reporter Rouletabille, limier surdoué et raisonnant par « le bon bout de la raison, ce bon bout que l'on reconnait à ce que rien ne peut le faire craquer », qui va trouver la solution de cet affolant problème, au terme d'une enquête fertile en aventures et en rebondissements.
Tenant en haleine le lecteur de la première à la dernière page, "Le Mystère de la chambre jaune" est devenu un classique du roman criminel.

Stangerson et sa fille Mathilde habitent le château du Glandier où ils poursuivent leurs recherches scientifiques. La presse annonce la tentative de meurtre sur Mathilde qui dormait dans la "Chambre Jaune". Alerté par ses cris, son père n'a pas vu d'assassin dans la pièce qui ne comporte qu'une porte et une seule fenêtre grillagée.

Le jeune Rouletabille, reporter à l'Époque, se rend au Glandier avec Sainclair, son ami avocat. Ils y retrouvent M. de Marquet, le juge d'instruction obtus, Darzac, le fiancé de Mathilde à la conduite équivoque, le grand Fred Larsan, un policier renommé, et un mystérieux "homme vert..."